KR102203279B1 - 플렉서블 pH 센서 케이블 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 분석 시료의 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 pH 민감성 물질 (pH sensitive material), 반쪽 전지 반응성 물질, 제1 케이블 (carbon cable) 로 이루어지고, 제1 케이블의 적어도 일부에 pH 민감성 물질이 코팅된 제1 케이블 및 제2 케이블로 이루어지고, 제2 케이블의 적어도 일부에 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅된 제2 케이블을 포함하는, pH 센서를 제공한다.

Description

플렉서블 pH 센서 케이블 및 이의 제조 방법{FLEXIBLE pH SENSOR CABLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 pH 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 분석 시료에 대한 전위차를 기초로 pH를 측정하도록 구성된 pH 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

정확하고 신뢰할 수 있는 pH 측정은, 화학, 생물 및 환경 분석, 식품 과학, 인간 건강 관리 및 질병 진단에 이르는 다양한 분야에서 중요할 수 있다. 특히, 의료 및 진단 응용 분야에 대한 수요가 급격히 증가함에 따라 눈물, 타액, 소변 및 땀과 같은 체액 (Body fluid) 의 pH 변화를 모니터링하는 것에 대한 중요도가 증가되었다.

예를 들어, 건강한 피부에서 산성에서 중성으로 또는 약 염기성으로의 pH 값의 변화는 감염의 존재를 의미 할 수 있다. 나아가, 만성 치주염 환자의 타액 pH는 임상적으로 건강한 치아 조직을 갖는 환자에 비하여 더 알칼리성일 수 있다. 이에 타액의 pH 값은 치아 건강을 결정하는 것에 있어 중요할 수 있다. 또한, 소변의 pH는 또한 대사 증후군 및 신장 질환과 관련된 건강 상태와 연관될 수 있다.

이와 같은 이유로, 체액과 같은 분석 시료의 pH를 보다 용이하게 측정할 수 있는 pH 센서가 개발되었다. 이러한 pH 센서의 개발은, 특히, 뇌액, 상처 액, 단백질 또는 작은 분자 시료에 대하여 적은 양의 시료가 존재하는 제한된 환경에서 이들 시료의 pH의 측정이 가능하게 하였다.

한편, 대부분의 pH 센서들은, 전위차 전극 (potentiometric electrode), 이온 감음성 전계 효과 트랜지스터 (ion-sensitive field-effect transistor), 화학 저항성 트랜지스터 (chemo-resistor transistor) 를 기반으로 pH를 측정하기 위해, 금 박막이 기판의 표면에 증착된 형태를 갖는다.

그러나, 이러한 종래의 pH 센서는, 도전층 (conductive layer) 에서 금의 고유한 취성으로 인해, 기계적 응력 (mechanical stress) 또는 가혹한 화학적 조건 하에서 기판으로부터의 불안전한 접착 또는 박리와 같은 문제를 야기할 수 있다.

이에, 전술한 종래의 pH 센서들의 구조적 특성에 의해 야기되는 문제점들을 해결하고, 보다 용이하게 체액과 같은 분석 시료의 pH를 측정할 수 있는, 새로운 pH 센서의 개발이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 탄소 나노 튜브 및 그래핀 (graphene) 과 같은 탄소 나노 물질 기반의 pH 센서가 등장하였다.

이러한 탄소 나노 물질 기반의 pH 센서는 기계적 및 센서 성능을 향상 시킬 수 있으나, 탄소 나노 물질 제조의 높은 단가 및 낮은 수율로 제조 비용이 증가되는 문제점을 야기할 수 있다.

한편, 본 발명의 발명자들은, 탄소 케이블 (carbon cable) 로 구성된 전극을 pH 센서에 적용함으로써 전술한 문제점들이 개선될 수 있음을 인식할 수 있었다.

보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은 탄소 케이블로 구성된 전극을 pH 센서에 적용함으로써, 종래의 pH 센서보다 기계적 물성이 향상되고, 유연성이 증가될 수 있음을 인식할 수 있었다. 나아가, 본 발명의 발명자들은 이러한 구조적 특징이 높은 전도율을 제공한다는 점을 인지할 수 있었다.

또한, 본 발명의 발명자들은. 이러한 유연성이 향상된 pH 센서가, 과도한 사용, 긁힘 또는 손상에 의한 분석의 재현성 및 안전성의 결여를 극복할 수 있음에 주목하였다. 관련하여, 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 장점을 갖는 pH 센서가 특히 웨어러블 센서로서 적합할 수 있음에 따라, 종래의 pH 센서보다 적용 범위가 넓어질 수 있음을 인지할 수 있었다.

그 결과, 본 발명의 발명자들은 두 가지 타입의 케이블로 구성된 pH 센서를 개발하기에 이르렀다.

보다 구체적으로, 본 발명의 발명자들은 pH 민감성 물질이 코팅되어 분석 시료의 pH에 따른 전압을 측정하도록 구성된 탄소 케이블 및 반쪽 전지 전위성을 부여하는 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅된 탄소 케이블의 두 가지 타입의 케이블로 구성된 pH 센서를 개발할 수 있었다.

본 발명의 발명자들은 이와 같은 pH 센서에서 두 개의 탄소 케이블 간의 전위차를 기초로 분석 시료에 대한 pH를 분석할 수 있음을 확인할 수 있었다. 특히, 본 발명의 발명자들은 상기 pH 센서가 pH 센서 케이블로서 적합한 전기 전도도를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 나아가, 본 발명의 발명자들은 두 개의 탄소 케이블로 구성된 pH 센서가 소량으로 존재하는 분석 시료에 대하여 상용되는 pH 미터와 유사한 수준의 민감도 및 정확도를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 pH 민감성 물질 (pH sensitive material) 이 탄소 케이블 (carbon cable) 상에 코팅된 제1 케이블, 및 반쪽 전지 전위성을 부여하는 반쪽 전지 반응성 물질이 탄소 케이블 상에 코팅된 제2 케이블을 포함하는 pH 센서를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 체액과 같은 분석 시료, 예를 들어 땀, 타액, 소변, 혈액, 혈장, 혈청, 눈물, 고름, 위액, 장액, 안구액, 복강액, 질액, 뇌척수액 및 체강액에 대하여 높은 민감도 및 정확도로 pH를 측정하도록 구성된 pH 센서를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, pH 센서 내에서 제1 케이블 및 제2 케이블의 타단에 각각 연결되어, 전위차를 측정하도록 구성된 전위 측정부 및 측정부와 연결되어 pH를 출력하도록 구성된 pH 센서를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 제1 케이블을 획득하도록, 탄소 케이블 상에 pH 민감성 물질을 코팅하는 단계, 및 제2 케이블을 획득하도록 획득하도록, 제1 케이블과 상이한 탄소 케이블 상에 반쪽 전지 전위성을 부여하는 반쪽 전지 반응성 물질을 코팅하는 단계를 포함하는, pH 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 포함하는 pH 센서가 제공된다. 본 발명의 pH 센서는 분석 시료의 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 pH 민감성 물질 (pH sensitive material), 반쪽 전지 반응성 물질, 제1 케이블 (carbon cable) 로 이루어지고, 제1 케이블의 적어도 일부에 pH 민감성 물질이 코팅된 제1 케이블 및 제2 케이블로 이루어지고 제2 케이블의 적어도 일부에 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅된 제2 케이블을 포함한다.

본 발명의 특징에 따르면, pH 민감성 물질은 제1 케이블의 일단에 코팅될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 반쪽 전지 반응성 물질은 제2 케이블의 일단에 코팅될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 분석 시료는 땀, 타액, 소변, 혈액, 혈장, 혈청, 눈물, 고름, 위액, 장액, 안구액, 복강액, 질액, 뇌척수액 및 체강액으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, pH 민감성 물질은, 폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤 (poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜(polythiopHene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiopHene)), 폴리-3-메틸티오펜 (poly-3-methylthiopHene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (poly(3,4-ethylenedioxythipHene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌) (poly(ppHenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란 (polyfuran) 으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 반쪽 전지 반응성 물질은, Ag/AgCl, Ag, Hg₂SO₄, Ag/Ag⁺, Hg/Hg₂SO₄, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg₂Cl₂, Ag/Ag₂SO₄, Cu/CuSO₄, KCl이 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 (Salt bridge) 백금으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 pH 센서는 제1 케이블 및 제2 케이블의 일단 각각에 연결되어, 전위차를 측정하도록 구성된 전위 측정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 pH 센서는 전위 측정부와 연결되어 pH를 출력하도록 구성된 출력부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 케이블 또는 제2 케이블은 전도성 케이블일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전도성 케이블은, 복수개의 카본 파이버 가닥 (carbon fiber thread), 카본 블랙 (carbon black), 카본 그래파이트 (carbon graphite), 그래핀 (graphene), 풀러린 (fullerene), 카본 나노튜브 (carbon nanotube), 카바이드 (carbides), Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, 및 이들의 화합물 중 적어도 하나의 물질로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 본 발명의 pH 센서는 제1 케이블 또는 제2 케이블의 적어도 한 면을 외부에서 감싸도록 구성된 피복 물질 코팅층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 피복 물질 코팅층은 폴리머, 세라믹 및 부전도체성 물질 중 적어도 하나의 물질로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, pH 센서의 전기 전도도 (electrical conductivity) 는, 30 S/m 내지 40 S/m일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, pH 센서의 민감도는, 55 mV/pH 내지 65 mV/pH일 수 있다.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 포함하는 pH 센서의 제조 방법이 제공 된다. 본 발명의 방법은, 제1 케이블을 획득하도록, 제1 케이블 상에 분석 시료의 수소 이온의 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 pH 민감성 물질을 코팅하는 단계, 및 제2 케이블을 획득하도록, 제2 케이블 상에 반쪽 전지 반응성 물질을 코팅하는 단계를 포함한다.

본 발명의 특징에 따르면, pH 민감성 물질을 코팅하는 단계는, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리-N-메틸피롤, 폴리티오펜, 폴리(에틸렌디옥시티오펜), 폴리-3-메틸티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(p-페닐렌비닐렌) 및 폴리퓨란으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 탄소 케이블의 일단에 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 반쪽 전지 반응성 물질을 코팅하는 단계는, Ag/AgCl, Ag, Hg₂SO₄, Ag/Ag⁺, Hg/Hg₂SO₄, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg₂Cl₂, Ag/Ag₂SO₄, Cu/CuSO₄, KCl이 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 백금으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 탄소 케이블의 일단에 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 제1 케이블 또는, 제2 케이블은, 복수개의 탄소 파이버 가닥으로 구성될 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 pH 센서의 제조 방법은, 제1 케이블 또는 제2 케이블의 적어도 한 면을 외부에서 감싸도록 피복 물질 코팅층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 도전층에서 금의 고유한 취성으로 인해, 기계적 응력 또는 가혹한 화학적 조건 하에서 기판으로부터의 불안전한 접착 또는 박리와 같은 문제를 갖는 종래의 pH 센서가 갖는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 두 개의 탄소 케이블로 구성된 pH 센서를 제공함으로써, 종래의 pH 센서보다 기계적 물성이 향상되고, 유연성이 증가될 수 있다.

특히, 본 발명은 이러한 구조적 특정에 따라, 종래의 pH 센서보다 높은 전도율을 갖는 pH 센서를 제공할 수 있다.

나아가, 본 발명은, 유연성이 향상된 pH 센서가, 과도한 사용, 긁힘 또는 손상에 의한 분석의 재현성 및 안전성의 결여를 극복할 수 있는 효과가 있다. 이에, 본 발명은 웨어러블 센서로서 적합할 수 있음에 따라, pH 센서의 적용 범위 확장에 기여할 수 있다.

본 발명은 소량으로 존재하는 분석 시료에 대하여 상용되는 pH 미터와 유사한 수준의 민감도 및 정확도를 가질 수 있는 효과가 있다. 이에, 본 발명은 pH 미터를 대체하여 보다 용이하게 분석 시료에 대한 pH를 분석할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은 소량으로 존재하는 땀, 타액, 소변, 혈액, 혈장, 혈청, 눈물, 고름, 위액, 장액, 안구액, 복강액, 질액, 뇌척수액 및 체강액과 같은 체액에 대하여 높은 민감도 및 정확도로 pH를 측정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은, 피검에 대한 화학적 또는 생물학적 반응에 따른 pH 변화를 실시간으로 모니터링하기에 용이할 수 있다. 이에, 의료 및 진단 응용 분야에서, 질환 및 건강 상태와 연관된 다양한 임상적 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서를 예시적으로 도시한 것이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서의 제조 방법의 절차를 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서에 대한, pH 변화에 따른 기전력 (electromotive force, EMF) 의 분석 결과를 도시한 것이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서 및 상용되는 pH 미터에 대한, pH 측정 결과를 도시한 것이다.

발명의 이점, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우, '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서는, 분석 시료의 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 pH 민감성 물질이 탄소 케이블 상에 코팅된 제1 케이블, 및 반쪽 전지 반응성 물질이 탄소 케이블 상에 코팅된 제2 케이블을 포함한다.

이러한 구조적 특징에 의해, 본 발명의 pH 센서는, 두 개의 케이블에 대한 전위차를 기초로 pH를 측정할 수 있도록 구성된다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "분석 시료"는 pH를 측정하고자 하는 모든 시료를 의미할 수 있다. 바람직하게, 분석 시료는 유체 시료일 수 있다. 예를 들어, 세포 용해물, 전혈, 혈장, 혈청, 침, 안구액, 뇌척수액, 땀, 뇨, 젖, 복수액, 활액 및 복막액일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 시료는, 본 발명의 pH 센서의 이용 목적에 따라 사용자에 의해 용이하게 선택될 수 있다.

선택적으로, 시료는, 그 종류에 따라 본 발명의 pH 센서에 처리되기 전에 용해 (lysis) 될 수도 있다

본 명세서에서 사용되는 용어, "pH 센서"는, pH를 측정하기 위한 센서의 총칭으로, 시료 중에 복수의 전극을 침지시켜, 전극 간 전위차, 전류 또는 교류 임피던스를 측정함으로써 정량적으로 및/또는 정성적으로 pH를 분석하는 전기 화학적 기술이 적용된 센서를 의미할 수 있다.

한편, 대부분의 pH 센서들은 전위차, 이온 감음성 전계 효과 트랜지스터, 화학 저항성 트랜지스터를 기반으로 pH를 측정하기 위해, 금 박막이 기판의 표면에 증착된 형태를 갖는다. 그러나, 이러한 pH 센서들은, 도전층에서 금의 고유한 취성으로 인해, 기계적 응력 또는 가혹한 화학적 조건 하에서 기판으로부터의 불안전한 접착 또는 박리와 같은 문제가 야기될 수 있다. 이에, 분석의 재현성이 떨어지고 pH 측정의 민감도 및 정확도가 떨어질 수 있다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 2 개의 케이블로 구성된 pH센서를 제공한다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "케이블"은 전기 전도성을 갖는 전도성 케이블일 수 있다. 예를 들어, 케이블은, 복수개의 카본 파이버 가닥 (carbon fiber thread), 카본 블랙 (carbon black), 카본 그래파이트 (carbon graphite), 그래핀 (graphene), 풀러린 (fullerene), 카본 나노튜브 (carbon nanotube), 카바이드 (carbides) 중 적어도 하나의 유기물으로 구성된 전도성 케이블, 또는 비전도성 케이블 상에 상기 유기물들이 코팅된 전도성 케이블일 수 있다.

나아가, 케이블은, Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속으로 구성된 케이블, 또는 비전도성 케이블 상에 상기 금속이 코팅된 전도성 케이블일 수도 있다.

바람직하게, 본 발명의 케이블은, 복수개의 탄소 파이버 가닥으로 구성된 전도성 케이블일 수 있다. 이러한 탄소 케이블은 탄소 직물 (carbon cloth) 로부터 유래할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 본 발명의 케이블은, 이에 제한되지 않고 전기 전도성을 갖는 한 보다 다양한 물질로 구성되거나 코팅된 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 케이블은 유기물, 금속 및 폴리머가 혼합된 전도성 케이블일 수 도 있다.

한편, 탄소 케이블은 다루기 용이하고, 가격이 저렴하며, 높은 전기 전도성 및 유연성을 가지고 있음에 따라, pH 센서의 소재로서 적합할 수 있다.

따라서, 탄소 케이블로 구성된 본 발명의 pH 센서는, 종래의 pH 센서보다 향상된 기계적 물성을 가질 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "제1 케이블"은 pH 센서 내에서 분석 시료의 전위를 측정하도록 구성된 센싱 전극을 의미할 수 있다. 특히, 제1 케이블은 수소 이온 농도 의존적으로 전위가 바뀌는 pH 민감성 물질이 코팅되어 있어, pH 측정을 위해 분석 시료와 직/간접적으로 반응하도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 제1 케이블은, 분석 시료와 반응도록 pH 민감성 물질이 상기 제1 케이블의 일단에 코팅되어 형성될 수 있다. 이때, pH 민감성 물질은, 제1 케이블의 일단과 같이 일부 영역에 코팅될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 제1 케이블의 전체 영역에 코팅될 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "pH 민감성 물질"은 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 물질을 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 본원 명세에서 이용된 pH 민감성 물질은, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리-N-메틸피롤, 폴리티오펜, 폴리(에틸렌디옥시티오펜), 폴리-3-메틸티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(p-페닐렌비닐렌) 및 폴리퓨란으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나일 수 있다. 바람직하게, pH 민감성 물질은 폴리아닐린일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "제2 케이블"은 pH변화에 안정적 전위를 갖는 반쪽 전지 전위성 탄소 케이블을 의미할 수 있다. 이러한 제2 케이블의 전위는 미리 결정되어 있을 수 있음에 따라, 제1 케이블을 통해 분석 시료의 기전력 또는 전극 전위를 측정할 때, 기준이 될 수 있는 기준 전극으로 이용될 수 있다.

한편, 이러한 제2 케이블은 반쪽 전지 반응성을 부여하는 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅되어 있을 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 제2 케이블의 일 단에 반쪽 전지 전위성을 부여하는 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅될 수 있다. 이때, 반쪽 전지 반응성 물질은, 제2 케이블의 일단과 같이 일부 영역에 코팅될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 제2 케이블의 전체 영역에 코팅될 수도 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "반쪽 전지"는 산화 또는 환원의 반쪽 반응에 따른 전위차가 발생하는 전지를 의미할 수 있다. 이에, 제1 케이블에서 분석 시료의 pH에 따라 산화 또는 환원 반응이 일어날 때, 제2 케이블은 반쪽 전지 전위성을 가질 수 있음에 따라, 제1 케이블과 상이한 환원 전극 또는 산화 전극으로 나타날 수 있다. 따라서, 제1 케이블에서의 발생 전위가 추정될 수 있다.

한편, 제2 케이블 상에 코팅되는 "반쪽 전지 반응성 물질"은, 산화 또는 환원 가역적인 물질로서, 온도 또는 pH 변화에도 반응성이 낮고, 일정한 전위차를 갖는 안정적인 물질일 수 있다. 이러한 반쪽 전지 반응성 물질은, 전위에 있어서 높은 재현성 (또는, 안전성) 을 갖고 산성 또는 염 용액에서 안정적이며, 취급이 용이할 수 있다.

예를 들어, 반쪽 전지 반응성 물질은 Ag/AgCl, Ag, Hg₂SO₄, Ag/Ag⁺, Hg/Hg₂SO₄, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg₂Cl₂, Ag/Ag₂SO₄, Cu/CuSO₄, KCl 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 백금의 전위차가 미리 알려진 물질일 수 있다. 바람직하게 반쪽 전지 반응성 물질은 Ag/AgCl일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 보다 다양한 물질이 될 수 있다.

예를 들어, 제2 케이블 상에 반쪽 전지 반응성 물질로서 Ag/AgCl이 코팅될 경우, 탄소 케이블 상에 패턴화된 은 (Ag) 층을 형성하고, 그 위에 염소를 전기 도금함으로써 Ag/AgCl의 코팅층이 형성될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 반쪽 전지 반응성 물질의 종류에 따라 다양한 방법으로 제2 케이블 상에 코팅될 수 있다.

선택적으로, 기준 전극의 제2 케이블은, pH의 간섭을 줄이기 위하여 외부를 유전 물질층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 케이블 상에 반쪽 전지 반응성 물질과 함께 유전체 잉크 (dielectric ink) 가 코팅됨으로써, 제2 케이블은 pH의 변화에도 안정성을 가질 수 있다.

그러나, 유전 물질층의 코팅 방법은 이에 제한되는 것이 아니다. 예를 들어, 유전 물질층의 코팅은, 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅된 제2 케이블 상에 유전 물질을 분사하는 방법을 통해 수행될 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제2 케이블의 pH 측정을 위해 노출된 부분 이외에 영역에는, pH 측정의 간섭 방지를 위해 폴리머, 세라믹과 같은 부전도체의 피복 물질이 코팅되어 있을 수 있다. 이러한 피복 물질 코팅층에 의해, 수분, 물리적 손상, 외부 환경으로부터 제2 케이블의 보호가 가능할 수 있다.

본 발명의 pH 센서는 제1 케이블 및 제2 케이블이 물리적으로 분리된 두 개의 케이블로 존재할 수 있고, 제1 케이블 및 제2 케이블로 기능적 구성이 분리된 단일의 케이블일 수도 있다.

예를 들어, 본 발명의 제1 케이블 및 제2 케이블은 하나의 케이블을 형성하도록, 제1 케이블 및 제 2 케이블의 외부를 감싸는 피복 물질 코팅층을 더 포함할 수 있다. 이러한 피복 물질 코팅층은 본 발명의 pH 센서의 유연성 및 전술한 바와 같은 기계적 물성을 향상시키는 것에 기여할 수도 있다.

한편, 본 발명의 pH 센서를 이용하여 분석 시료의 pH를 분석하고자 할 경우, 분석 시료가 제1 케이블과 접촉하는 한 pH 분석이 가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 케이블 및 제2 케이블에 피복 물질 코팅층이 둘러 쌓임에 따라 하나의 케이블의 형태를 갖는 본 발명의 pH 센서에, 분석 시료를 점적할 경우, 분석 시료는 제1 케이블 및 제2 케이블 모두와 반응할 수 있다. 그러나, 제2 케이블 상에는 pH 변화에도 안정적인 전위를 갖는 반쪽 반응성 물질이 코팅되어 있음에 따라, 제1 케이블과 분석 시료의 반응에 따른 전위의 측정이 가능할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "전위 측정부"는 제1 케이블 및 제2 케이블의 일단에 각각 연결되어 전위차를 측정하도록 구성된 유닛 (unit) 일 수 있다. 이러한 전위 측정부는, 제1 케이블 및 제2 케이블의 전위차를 측정하도록, 분석 시료와 반응하는 단과 상이한 단에 연결될 수 있다. 그러나, 전위 측정부는 이에 제한되지 않고, 제1 케이블 및 제2 케이블 상에 보다 다양한 위치에서 연결될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 용어, "출력부"는 전위차를 기초로 pH를 변환해주도록 구성된 유닛일 수 있다. 이때, 출력부는 전위 측정부와 연결될 수 있어, 전위 측정부에 측정된 분석 시료의 전위차를 pH 값으로 변환하여, 최종적으로 분석 시료에 대한 pH 값을 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 출력부는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 pH 값을 제공하는 한, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 출력부는, 분석 시료의 전위차를 pH 값으로 변환하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수도 있다.

이하에서는, 도 1a 내지 1b를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 pH 센서에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서를 예시적으로 도시한 것이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다.

도 1a를 참조하면, pH 센서 (100) 는 제1 케이블 (110) 및 제2 케이블 (120) 의 두 개의 탄소 케이블 (110, 120) 으로 구성된다. 이때, pH 센서 (100) 내에서 제1 케이블 (110) 및 제2 케이블 (120) 은 폴리머 층 (130) 으로 둘러 쌓여 있을 수 있다. 이에, pH 센서 (100) 는 케이블의 형태를 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 도 1b의 (a)를 참조하면, 제1 케이블 (110) 은 끝단에 pH 민감성 물질이 코팅된 반응 영역 (112) 를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반응 영역 (112) 상에는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리-N-메틸피롤, 폴리티오펜, 폴리(에틸렌디옥시티오펜), 폴리-3-메틸티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(p-페닐렌비닐렌) 및 폴리퓨란과 같은 pH 변화에 따라 전위차가 나타나는 물질이 코팅될 수 있다. 바람직하게, 반응 영역 (112) 상에는 폴리아닐린의 pH 민감성 물질이 코팅될 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다. 한편, 반응 영역 (112) 는 제1 케이블 (110) 분석 시료와 직접적으로 닿는 곳으로, 분석 시료의 pH에 따른 전위차가 일어나는 영역일 수도 있다.

제2 케이블 (120) 은 끝단에 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅된 기준 영역 (122) 를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 기준 영역 (122) 에는 pH에 안정성을 갖고 재현성이 높은 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅되어 있음에 따라, 기준 영역 (122) 는 기전력 또는 전극 전위를 측정할 때, 단극 전위가 일정한 기준 전극이 될 수 있다. 한편, 기준 영역 (122) 상에는 Ag/AgCl, Ag, Hg₂SO₄, Ag/Ag⁺, Hg/Hg₂SO₄, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg₂Cl₂, Ag/Ag₂SO₄, Cu/CuSO₄, KCl 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 백금과 같은 안정적인 물질이 코팅될 수 있다. 바람직하게, 기준 영역 (122) 상에는 Ag/AgCl이 반쪽 전지 반응성 물질로서 코팅될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 도 1b의 (b)를 참조하면, 제1 케이블 (110) 및 제2 케이블 (120) 각각은 복수개의 탄소 파이버 가닥으로 구성된 탄소 케이블일 수 있다. 이러한 구조적 특징에 의해 본 발명의 pH 센서 (100) 는 종래의 pH 센서보다 기계적 물성 및 유연성이 증가될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 본 발명의 pH 센서는 보다 다양한 형태로 존재할 수 있다.

도 1b의 (c)를 참조하면, 전자 현미경으로 촬영된 폴리머 층 (130) 에 둘러 쌓인 제1 케이블 (110) 및 제2 케이블 (120) 의 단면이 도시된다. 이때, 제1 케이블 (110) 및 제2 케이블 (120) 각각은 복수개의 탄소 파이버 가닥으로 구성되어 있는 것으로 나타난다. 이러한 제1 케이블 (110) 및 제2 케이블 (120) 을 포함하는 본 발명의 pH 센서는 종래의 pH 센서보다 기계적 물성 및 유연성이 증가될 수 있다.

이하에서는, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서의 제조 방법의 절차를 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서의 제조 방법의 절차를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, pH 센서의 제조 방법은, 먼저 제1 케이블을 형성하도록, 탄소 케이블상에 pH 민감성 물질을 코팅한다 (S210), 그 다음 제2 케이블을 형성하도록 제1 케이블과 상이한 탄소 케이블 상에 반쪽 전지 반응성 물질을 코팅한다 (S220). 마지막으로, 제1 케이블 및 제2 케이블의 외부면에 폴리머 층을 코팅한다 (S230).

보다 구체적으로, 본 발명의 특징에 따르면, pH 민감성 물질을 코팅하는 단계 (S210) 에서, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리-N-메틸피롤, 폴리티오펜, 폴리(에틸렌디옥시티오펜), 폴리-3-메틸티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(p-페닐렌비닐렌) 및 폴리퓨란으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나가 탄소 케이블의 일단에 코팅될 수 있다.

pH 민감성 물질을 코팅하는 단계 (S210) 의 결과로, 분석 시료의 pH에 따라 전기 전도도가 변화하는 제1 케이블이 획득될 수 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 반쪽 전지 반응성 물질을 코팅하는 단계 (S220) 에서, Ag/AgCl, Ag, Hg₂SO₄, Ag/Ag⁺, Hg/Hg₂SO₄, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg₂Cl₂, Ag/Ag₂SO₄, Cu/CuSO₄, KCl이 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 백금으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나가 제1 케이블과 상이한 탄소 케이블의 일단에 코팅될 수 있다.

반쪽 전지 반응성 물질을 코팅하는 단계 (S220) 의 결과로, 기준 전극으로 이용되는 제2 케이블이 획득될 수 있다.

다음으로, 폴리머 층을 코팅하는 단계 (S230) 에서, 제1 케이블 및 제2 케이블의 외측에 폴리머 층이 코팅될 수 있다. 이에 따라, 단일 케이블의 pH 센서가 획득될 수 있다.

사용자는 제1 케이블 및 제2 케이블을 갖는 pH 센서 케이블의 일 단을 분석 시료와 반응시키고, 타단을 전위 측정 장치에 연결함으로써, 분석 시료의 pH에 따른 기전력을 측정할 수 있다. 나아가, 사용자는 측정된 기전력을 기초로 분석 시료의 pH를 추정할 수 있다.

이하에서는, 3a 및 3b를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서에 대한 평가 결과를 설명한다. 이때, pH 센서는 탄소 케이블 상에 폴리아닐린이 코팅된 제1 케이블 및 제1 케이블과 상이한 타소 케이블 상에 Ag/AgCl이 코팅된 제2 케이플을 구성으로 하고 있으나, 본 발명의 pH 센서의 구조는 이에 제한되는 것이 아니다. 나아가, 본 평가에서는 제1 케이블 및 제2 케이블의 외부에 폴리머 층이 형성됨에 따라 단일의 케이블의 pH 센서가 이용되었으나, 본 발명의 pH 센서의 형태는 이에 제한되는 것은 아니다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서에 대한, pH 변화에 따른 기전력 (electromotive force, EMF) 의 분석 결과를 도시한 것이다.

본 평가에서는 pH의 범위가 2 내지 12인 완충 용액을 이용하였고, 0.1 M HCl 또는 0.1 M NaOH을 완충 조건 하에서 첨가하면서 pH를 조절하였다. 이때, 제1 케이블 및 제2 케이블의 끝 단이 완충 용액과 반응하도록, pH 센서를 완충 용액상에 배치하였다. 그 다음, 완충 용액과 반응하는 pH 센서와 상이한 단 (end) 의 제1 케이블 및 제2 케이블 각각에 전위 측정부를 연결하여 제1 케이블 및 제2 케이블 사이의 EMF 수준을 측정하였다.

도 3a의 (a)를 참조하면, 본 발명의 pH 센서에 대하여 측정된 pH 증가에 따른 EMF 반응 수준이 도시된다. 보다 구체적으로, pH 센서는 pH의 증가에 따라 EMF의 수준이 낮아지는 것으로 나타난다. 도 3a (b)를 함께 참조하면, 미리 알려진 pH에 대한 EMF 플롯 (plot) 이 도시된다. 두 개의 그래프를 참조했을 때, 본 발명의 pH 센서에서의 pH 변화에 따른 EMF 수준은, 미리 알려진 pH에 따른 EMF 플롯의 그래프와 유사한 것으로 나타난다. 나아가, 이러한 결과는, 네렌스트 식 (Nernst equation) 의 모양과 같이 일정한 기울기 값을 갖는 선형의 그래프와 유사하한 형태일 수 있다. 즉, 본 발명의 pH 센서는, pH에 따라 일정한 수준 (일정한 기울기 값) 의 전위 변화를 가질 수 있다. 나아가, 본 발명의 pH 센서의 민감도는 약 58.28 mV/pH이고, 정확도는 99.8 %로 나타난다. 즉, 이러한 결과는 본 발명의 pH 센서는 pH 의존적으로 기전력이 변화함에 따라, pH 분석에 이용될 수 있고, 본 발명의 pH 센서가 분석 시료의 민감도 및 정확도 높은 분석 결과를 제공할 수 있음을 의미할 수 있다.

도 3a의 (c)를 참조하면, 본 발명의 pH 센서는 pH 변화 사이클에 따라 동일한 pH (5.34, 6.52, 7.60, 8.80) 에서 유사한 수준의 EMF 값을 갖는 것으로 나타난다. 이러한 결과는, 본 발명의 pH 센서가 재현성이 높다는 것을 의미할 수 있다.

도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 pH 센서 및 상용되는 pH 미터에 대한, pH 측정 결과를 도시한 것이다. 이때, pH 미터로 유리 맴브레인 전극이 장착된 Orion^TM Star A211을 이용하였다.

도 3b의 (a)를 참조하면, 본 평가를 위해, 소량의 땀 (sweat), 타액 (saliva), 눈물 (tear), 소변 (urine) 의 분석 시료가 각각이 담긴 웰에 배치된 본 발명의 pH 센서가 도시된다. 보다 구체적으로, 제1 케이블 및 제2 케이블의 끝 단이 분석 시료들과 반응하도록 pH 센서를 배치하였다. 그 다음, 분석 시료 각각과 반응하는 pH 센서와 상이한 단 (end) 의 제1 케이블 및 제2 케이블 각각에, 전위 측정부를 연결하여 제1 케이블 및 제2 케이블 사이의 EMF 수준을 5회 반복하여 측정하였다.

도 3b의 (b)를 참조하면, 본 발명의 pH 센서를 이용하여 4 가지 분석 시료에 대하여 측정한 전위차에 기초한 pH 값이 도시된다. 보다 구체적으로, 발명의 pH 센서는 땀, 타액, 눈물 및 소변의 모든 분석 시료에서 사용되는 pH 미터와 거의 동일한 수준의 pH 값을 제공하는 것으로 나타난다. 즉, 본 발명의 pH 센서의 분석 수준은 pH 미터와 유사한 것으로 나타남에 따라, 본 발명의 pH 센서는 소량의 분석 시료에 대하여 높은 정확도로 pH를 분석한 결과를 제공할 수 있다.

도 3b의 (c)를 참조하면, 본 발명의 pH 센서 및 사용되는 pH 미터에 의해 측정된, 눈물의 분석 시료에 대하여 HCl을 첨가에 따른 pH 값이 도시된다. 보다 구체적으로, 본 발명의 pH 센서는 HCl을 첨가에 따른 pH 감소에 따라 pH 미터와 거의 동일한 수준의 pH 값을 제공하는 것으로 나타난다. 즉, 본 발명의 pH 센서의 분석 수준은 pH 미터와 유사한 것으로 나타남에 따라, 본 발명의 pH 센서는 소량의 분석 시료에 대하여 높은 정확도로 pH를 분석한 결과를 제공할 수 있다.

이상의 실시예 1의 결과에 따르면, 본 발명의 pH 센서는 pH 변화에 따라 일정한 전위 변화를 가지며, 상용되는 pH 미터와 유사한 수준으로 분석 시료의 pH 값을 제공하는 것으로 나타난다. 특히, 본 발명의 pH 센서는 소량의 분석 시료에 대하여 민감도 및 정확도 높은 pH 값을 제공하는 것으로 나타난다.

이러한 결과에 따라, 본 발명은 도전층에서 금의 고유한 취성으로 인해, 기계적 응력 또는 가혹한 화학적 조건 하에서 기판으로부터의 불안전한 접착 또는 박리와 같은 문제를 갖는 종래의 pH 센서가 갖는 문제점을 해결할 수 있다.

나아가, 본 발명의 pH 센서는 두 개의 탄소 케이블로 구성된 pH 센서를 종래의 pH 센서보다 기계적 물성이 향상되고, 유연성이 증가될 수 있다. 특히, 본 발명은 이러한 구조적 특정에 따라, 종래의 pH 센서보다 높은 전도율을 갖는 pH 센서를 제공할 수 있다.

본 발명은, 유연성이 향상된 pH 센서가, 과도한 사용, 긁힘 또는 손상에 의한 분석의 재현성 및 안전성의 결여를 극복할 수 있는 효과가 있다. 이에, 본 발명은 웨어러블 센서로서 적합할 수 있음에 따라, pH 센서의 적용 범위 확장에 기여할 수 있다.

본 발명은, 피검에 대한 화학적 또는 생물학적 반응에 따른 pH 변화를 실시간으로 모니터링하기에 용이할 수 있다. 이에, 의료 및 진단 응용 분야에서, 질환 및 건강 상태와 연관된 다양한 임상적 정보를 제공할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: pH 센서
110: 제1 케이블
112: 반응 영역
120: 제2 케이블
122: 기준 영역
130: 폴리머 층

Claims (19)

1. 분석 시료의 수소 이온 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 pH 민감성 물질 (pH sensitive material);
   반쪽 전지 반응성 물질;
   제1 케이블 (cable) 로 이루어지고, 상기 제1 케이블의 적어도 일부에 상기 pH 민감성 물질이 코팅된 제1 케이블, 및
   상기 제1 케이블과 이격되어 배치된 제2 케이블로 이루어지고, 상기 제2 케이블의 적어도 일부에 상기 반쪽 전지 반응성 물질이 코팅된 제2 케이블을 포함하고,
   상기 pH 민감성 물질은 상기 제1 케이블의 일단에 코팅되고,
   상기 반쪽 전지 반응성 물질은 상기 제2 케이블의 일단에 코팅되고,
   pH 센서는, 상기 제1 케이블에 코팅된 일단 및 상기 제2 케이블에 코팅된 일단을 노출하도록, 상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블의 외부를 감싸는 피복 물질 코팅층을 더 포함하고
   상기 제1 케이블 및 상기 제 2 케이블 각각은,
   복수의 무정형의 탄소 파이버 가닥만으로 이루어진, 플렉서블 pH 센서.
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4. 제1항에 있어서,
   상기 분석 시료는,
   땀, 타액, 소변, 혈액, 혈장, 혈청, 눈물, 고름, 위액, 장액, 안구액, 복강액, 질액, 뇌척수액 및 체강액으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나인, 플렉서블 pH 센서.
5. 제1항에 있어서,
   상기 pH 민감성 물질은,
   폴리아닐린 (polyaniline), 폴리피롤 (polypyrrole), 폴리-N-메틸피롤 (poly-N-methylpyrrole), 폴리티오펜(polythiopHene), 폴리(에틸렌디옥시티오펜) (poly(ethylenedioxythiopHene)), 폴리-3-메틸티오펜 (poly-3-methylthiopHene), 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (poly(3,4-ethylenedioxythipHene); PEDOT), 폴리(p-페닐렌비닐렌) (poly(ppHenylenevinylene); PPV) 및 폴리퓨란 (polyfuran) 으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나인, 플렉서블 pH 센서.
6. 제1항에 있어서,
   상기 반쪽 전지 반응성 물질은,
   Ag/AgCl, Ag, Hg₂SO₄, Ag/Ag⁺, Hg/Hg₂SO₄, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg₂Cl₂, Ag/Ag₂SO₄, Cu/CuSO₄, KCl이 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 (Salt bridge) 백금으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나인, 플렉서블 pH 센서.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블의 일단 각각에 연결되어, 전위차를 측정하도록 구성된 전위 측정부를 더 포함하는, 플렉서블 pH 센서.
8. 제7항에 있어서,
   상기 전위 측정부와 연결되어 pH를 출력하도록 구성된 출력부를 더 포함하는, 플렉서블 pH 센서.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 케이블 또는 상기 제2 케이블은,
   전도성 케이블인, 플렉서블 pH 센서.
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12. 제1항에 있어서,
    상기 피복 물질은,
    폴리머, 세라믹 및 부전도체성 물질 중 적어도 하나의 물질인, 플렉서블 pH 센서.
13. 제1항에 있어서,
    상기 pH 센서의 전기 전도도 (electrical conductivity) 는,
    30 S/m 내지 40 S/m인, 플렉서블 pH 센서.
14. 제1항에 있어서,
    상기 pH 센서의 민감도는,
    55 mV/pH 내지 65 mV/pH인, 플렉서블 pH 센서.
15. 제1 케이블을 획득하도록, 제1 케이블의 일단 상에 분석 시료의 수소 이온의 농도에 따라 상이한 전위를 갖는 pH 민감성 물질을 코팅하는 단계;
    제2 케이블을 획득하도록, 제2 케이블의 일단 상에 반쪽 전지 반응성 물질을 코팅하는 단계;
    상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블이 이격되어 배치하는 단계; 및,
    배치된 상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블에 코팅된 일단을 노출하도록, 상기 제1 케이블 및 상기 제1 케이블의 외부를 피복 물질 코팅층으로 감싸는 단계를 포함하고,
    상기 제1 케이블 및 상기 제2 케이블 각각은,
    복수의 무정형의 탄소 파이버 가닥만으로 이루어진, 플렉서블 pH 센서의 제조 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 pH 민감성 물질을 코팅하는 단계는,
    폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리-N-메틸피롤, 폴리티오펜, 폴리(에틸렌디옥시티오펜), 폴리-3-메틸티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜), 폴리(p-페닐렌비닐렌) 및 폴리퓨란으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 상기 제1 케이블의 일단에 코팅하는 단계를 포함하는, 플렉서블 pH 센서의 제조 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 반쪽 전지 반응성 물질을 코팅하는 단계는,
    Ag/AgCl, Ag, Hg₂SO₄, Ag/Ag⁺, Hg/Hg₂SO₄, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg₂Cl₂, Ag/Ag₂SO₄, Cu/CuSO₄, KCl이 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 백금으로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 상기 제2 케이블의 일단에 코팅하는 단계를 포함하는, 플렉서블 pH 센서의 제조 방법.
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