KR102617965B1 - Electrical conductivity sensor and method for manufacturing thereof - Google Patents

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KR102617965B1
KR102617965B1 KR1020230038468A KR20230038468A KR102617965B1 KR 102617965 B1 KR102617965 B1 KR 102617965B1 KR 1020230038468 A KR1020230038468 A KR 1020230038468A KR 20230038468 A KR20230038468 A KR 20230038468A KR 102617965 B1 KR102617965 B1 KR 102617965B1
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electrical conductivity
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poly
conductivity sensor
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최봉길
윤조희
길민식
이경균
배남호
배아람
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Abstract

본 발명은, 제1 기판, 제1 기판 상의 제2 기판, 제1 기판 상에, 분석 시료 내의 표적 물질의 농도에 따라 상이한 임피던스를 갖는 민감성 물질로 이루어진 제1 전극; 및 제1 기판 상에, 제1 전극과 이격되고 도전성 물질로 이루어진 제2 전극을 포함하며, 제2 기판은 상기 제1 전극과 제2 전극을 노출하도록 구성되고, 제1 전극과 제2 전극 간의 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스 편차는 5% 이내인 전기 전도도 센서, 이를 이용한 전기 전도도 측정 방법, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전기 전도도 측정 장치를 제공한다. The present invention includes: a first substrate, a second substrate on the first substrate, a first electrode on the first substrate made of a sensitive material having different impedance depending on the concentration of the target material in the analysis sample; and a second electrode on the first substrate, spaced apart from the first electrode and made of a conductive material, wherein the second substrate is configured to expose the first electrode and the second electrode, and between the first electrode and the second electrode. An electrical conductivity sensor with an impedance deviation within 5% within 10 seconds from the time of electrical conductivity measurement, a method for measuring electrical conductivity using the same, a method for manufacturing the same, and an electrical conductivity measuring device including the same are provided.

Description

전기 전도도 센서 및 이의 제조 방법{ELECTRICAL CONDUCTIVITY SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}Electrical conductivity sensor and method of manufacturing the same {ELECTRICAL CONDUCTIVITY SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 전기 전도도 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to electrical conductivity sensors and methods of manufacturing same.

전기 전도도는, 수용액 속에서 이동 가능한 이온 농도의 측정을 위한 척도로서 이용되고 있다. Electrical conductivity is used as a measure for measuring the concentration of ions that can move in an aqueous solution.

전기 전도도 센서는 통상 적어도 2개의 전극을 가지고 있으며, 수용액과 접하는 적어도 2개의 전극 사이의 전류 혹은 전압을 측정함으로써, 전극 사이에 존재하는 수용액의 전기 전도도 혹은 저항을 측정하도록 되어 있다.Electrical conductivity sensors usually have at least two electrodes and are designed to measure the electrical conductivity or resistance of the aqueous solution between the electrodes by measuring the current or voltage between at least two electrodes in contact with the aqueous solution.

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. The technology behind the invention has been written to facilitate easier understanding of the invention. It should not be understood as an admission that matters described in the technology underlying the invention exist as prior art.

본 발명의 발명자들은 2 전극 전도도 센서의 경우, 전극 물질이 (예를들어, 금) 기판에 증착되는 과정 중에 발생된 수많은 전극 물질의 계면들 또는 전극 물질 증착의 결함으로 인해 분극 현상이 발생되어 전도도 측정에 오차가 발생하는 것을 인지하였다. The inventors of the present invention found that, in the case of a two-electrode conductivity sensor, a polarization phenomenon occurs due to numerous interfaces of the electrode material or defects in the deposition of the electrode material generated during the process of depositing the electrode material (e.g., gold) on the substrate, thereby reducing the conductivity. It was recognized that errors occurred in measurement.

나아가, 본 발명의 발명자들은 본 발명의 전기 전도도 측정센서의 전극을 비전도성 고분자로 코팅하게 되면, 시간에 따른 임피던스 편차가 고분자 처리 전 보다 현저하게 줄어드는 효과가 더 있다는 것을 확인할 수 있었다. Furthermore, the inventors of the present invention were able to confirm that coating the electrode of the electrical conductivity measurement sensor of the present invention with a non-conductive polymer had the effect of significantly reducing the impedance deviation over time compared to before the polymer treatment.

더 나아가, 본 발명의 발명자들은 전기 전도도 측정 전에, 전극을 본 발명의 다양한 실시예에 따른 컨디셔닝 용액에 침지하여 컨디셔닝 하게 되면, 시간에 따른 임피던스 편차가 컨디셔닝 전 보다 현저하게 줄어드는 효과가 더 있다는 것을 확인할 수 있었다. Furthermore, the inventors of the present invention confirmed that before measuring electrical conductivity, conditioning the electrode by immersing it in a conditioning solution according to various embodiments of the present invention has the effect of significantly reducing the impedance deviation over time compared to before conditioning. I was able to.

즉, 분석 시료와 접하는 전극 표면을 비전도성 고분자로 코팅하거나 전극 표면을 컨디셔닝하게 되면 시간에 따른 임피던스 편차가 감소하여, 보다 높은 정확도로 전기 전도도를 측정할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다. In other words, it was confirmed that coating the electrode surface in contact with the analysis sample with a non-conductive polymer or conditioning the electrode surface reduced the impedance deviation over time, making it possible to measure electrical conductivity with higher accuracy.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전도도 측정 시점으로부터 특정 시점까지의 임피던스(ohm) 편차가 최소화되는 전기 전도도 센서 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide an electrical conductivity sensor and a manufacturing method thereof that minimize the impedance (ohm) deviation from the point of conductivity measurement to a specific point in time.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 전술한 전기 전도도 센서를 포함하는 전기 전도도 측정 장치를 제공하는 것이다. Another problem to be solved by the present invention is to provide an electrical conductivity measurement device including the above-described electrical conductivity sensor.

발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems of the invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 포함하는 전기 전도도 센서가 제공된다. 이때, 전기 전도도 센서는 제1 기판, 제1 기판 상의 제2 기판, 제1 기판 상에, 분석 시료 내의 표적 물질의 농도에 따라 상이한 임피던스를 갖는 민감성 물질로 이루어진 제1 전극; 및 제1 기판 상에, 제1 전극과 이격되고 도전성 물질로 이루어진 제2 전극을 포함하며, 제2 기판은 상기 제1 전극과 제2 전극을 노출하도록 구성되고, 제1 전극과 제2 전극 간의 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스 편차는 5% 이내인 전기 전도도 센서이다. In order to solve the problems described above, an electrical conductivity sensor including a substrate according to an embodiment of the present invention is provided. At this time, the electrical conductivity sensor includes a first substrate, a second substrate on the first substrate, a first electrode on the first substrate made of a sensitive material having different impedance depending on the concentration of the target material in the analysis sample; and a second electrode on the first substrate, spaced apart from the first electrode and made of a conductive material, wherein the second substrate is configured to expose the first electrode and the second electrode, and between the first electrode and the second electrode. It is an electrical conductivity sensor whose impedance deviation within 10 seconds from the time of electrical conductivity measurement is within 5%.

본 발명의 특징에 따르면, 제2 기판은, 분석 시료가 담길 수 있도록 상기 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 가질 수 있다.According to a feature of the present invention, the second substrate may have a space surrounding the first electrode and the second electrode to contain the analysis sample.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 전극과 제2 전극 각각은 최상면에 상기 제1 전극과 제2 전극과 대면하는 비전도성 고분자층(non-conductive polymer layer)을 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, each of the first electrode and the second electrode may further include a non-conductive polymer layer on its uppermost surface facing the first electrode and the second electrode.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 비전도성 고분자층의 두께는, 10 nm 내지 100 μm 두께일 수 있다.According to another feature of the present invention, the thickness of the non-conductive polymer layer may be 10 nm to 100 μm thick.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 비전도성 고분자(non-conductive polymer)는 전기 절연 재료로서, sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer(Nafion), polyvinylidene fluoride(PVDF), poly(N-isopropylacrylamide)(pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), Teflon 및 Mylar 중 적어도 하나일 수 있다. According to another feature of the present invention, the non-conductive polymer is an electrical insulating material, including sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer (Nafion), polyvinylidene fluoride (PVDF), poly(N-isopropylacrylamide) (pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl) methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES) , Nylon 66, polynorbornene, polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), Teflon, and Mylar.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 비전도성 고분자층의 분석 시료와 접하는 면의 표면 조도는, 10 nm 내지 30 nm 일 수 있다.According to another feature of the present invention, the surface roughness of the surface of the non-conductive polymer layer in contact with the analysis sample may be 10 nm to 30 nm.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기 전도도 센서는, 컨디셔닝 용액 용기를 더 포함하고, 컨디셔닝 용액 용기는, 제1 전극 및 제2 전극을 컨디셔닝 용액에 수용하도록 구성될 수 있다.According to another feature of the present invention, the electrical conductivity sensor further includes a conditioning solution container, and the conditioning solution container may be configured to receive the first electrode and the second electrode in the conditioning solution.

,본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 컨디셔닝 용액은, pH 4 내지 9 및 삼투압 0 내지 400 mOsm 사이의 조성물로서, 시중에서 판매 중인 인공눈물(점안액)에 포함된 증류수, 염화나트륨, 히알루론산 나트륨, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에데트산 나트륨 수화물, 염화칼륨, 염산, 수산화나트륨 및 염화마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 특징에 따른 컨디셔닝 용액은 인공눈물일 수 있다. According to another feature of the present invention, the conditioning solution is a composition having a pH of 4 to 9 and an osmotic pressure of 0 to 400 mOsm, comprising distilled water, sodium chloride, sodium hyaluronate, and carboxylic acid contained in commercially available artificial tears (eye drops). It may contain at least one of methyl cellulose, sodium edetate hydrate, potassium chloride, hydrochloric acid, sodium hydroxide, and magnesium chloride. That is, the conditioning solution according to another feature of the present invention may be artificial tears.

나아가, 컨디셔닝 용액은 보존제(방부제)로서 벤조산, 벤조산나트륨, 파라옥시벤조사메틸, 파라옥시벤조산에틸, 파라옥시벤조산프로필, 파라옥시벤조산부틸, 소르빈산, 소르빈산칼륨, 소르빈산나트륨, 클로로부탄올, 염화벤잘코늄, 염화벤제토늄, 페놀, 크레솔, 클로로크레솔을 더 포함할 수 있다. Furthermore, the conditioning solution contains benzoic acid, sodium benzoate, paraoxybenzomethyl, ethyl paraoxybenzoate, propyl paraoxybenzoate, butyl paraoxybenzoate, sorbic acid, potassium sorbate, sodium sorbate, chlorobutanol, and benzalkonium chloride as preservatives. , benzethonium chloride, phenol, cresol, and chlorocresol may be further included.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기 전도도 센서는, 제1 기판의 노출된 부분 상에 분석 시료의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the electrical conductivity sensor may further include a temperature sensor that measures the temperature of the analysis sample on the exposed portion of the first substrate.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전기 전도도 센서는, 노출된 상기 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 기판의 상부를 덮는 흡습지를 더 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the electrical conductivity sensor may further include moisture absorbing paper covering the exposed top of the first electrode, the second electrode, and the first substrate.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 기판은, 분석 시료가 담길 수 있도록 상기 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간의 상부를 덮도록 구성되며, 분석 시료가 모세관 현상에 의해 공간에 유입되도록, 공간의 일면에 두 개 이상의 미세유체채널을 더 포함할 수 있다.According to another feature of the present invention, the second substrate is configured to cover the upper part of the space surrounding the first electrode and the second electrode to contain the analysis sample, and to allow the analysis sample to flow into the space by capillary action. , one side of the space may further include two or more microfluidic channels.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 기판은, 분석 시료가 담길 수 있도록 상기 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간의 상부를 덮도록 구성되되, 제1 전극 및 제2 전극의 상부까지만 덮도록 구성되고, 분석 시료가 모세관 현상에 의해 상기 공간에 유입되도록, 상기 공간의 일면이 개방되고, 공간의 다른 일면에 또 다른 미세유체채널을 더 포함할 수 있다. According to another feature of the present invention, the second substrate is configured to cover the upper part of the space surrounding the first electrode and the second electrode so that the analysis sample can be contained, but only covers the upper part of the first electrode and the second electrode. One side of the space is open so that the analysis sample flows into the space through capillary action, and may further include another microfluidic channel on the other side of the space.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 전극 또는 제2 전극은, 탄소 전극을 포함할 있다. According to another feature of the present invention, the first electrode or the second electrode may include a carbon electrode.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 전도도 센서를 이용한 전기 전도도 측정 방법이 제공된다. 상기 측정 방법은, 분석 시료를 전기 전도도 센서에 배치하는 단계, 제1 전극 및 제2 전극의 임피던스를 측정하는 단계, 및 임피던스에 기초하여 분석 시료의 전기 전도도를 결정하는 단계를 포함한다. In order to solve the problems described above, a method of measuring electrical conductivity using an electrical conductivity sensor according to another embodiment of the present invention is provided. The measurement method includes placing an analysis sample on an electrical conductivity sensor, measuring the impedance of the first electrode and the second electrode, and determining the electrical conductivity of the analysis sample based on the impedance.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 전도도 센서의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은, 제1 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 배치하되 제2 전극은 상기 제1 전극과 이격되게 배치하는 단계, 제1 기판 상에 제2 기판을 배치하되 제2 기판은 분석 시료를 제1 전극과 제2 전극과 접하여 담을 수 있도록 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 구성하는 단계, 및 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스(ohm) 편차가 5% 이내가 되도록, 제1 전극과 제2 전극 상부에 제1 전극과 제2 전극과 대면하는 비전도성 고분자층을 배치하는 단계를 포함한다. In order to solve the problems described above, a method of manufacturing an electrical conductivity sensor according to another embodiment of the present invention is provided. The manufacturing method includes disposing a first electrode and a second electrode on a first substrate, but disposing the second electrode to be spaced apart from the first electrode, disposing a second substrate on the first substrate, but disposing the second electrode Constructing a space surrounding the first electrode and the second electrode to contain the analysis sample in contact with the first electrode and the second electrode, and ensuring that the impedance (ohm) deviation within 10 seconds from the time of measuring the electrical conductivity is less than 5%. Preferably, it includes the step of disposing a non-conductive polymer layer facing the first electrode and the second electrode on the first electrode and the second electrode.

본 발명의 특징에 따르면, 비전도성 고분자층의 두께는, 10 nm 내지 100 μm 두께일 수 있다. According to the features of the present invention, the thickness of the non-conductive polymer layer may be 10 nm to 100 μm thick.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 비전도성 고분자는, 전기 절연 재료로서, sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer(Nafion), polyvinylidene fluoride(PVDF), poly(N-isopropylacrylamide)(pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), Teflon 및 Mylar 중 적어도 하나일 수 있다.According to another feature of the present invention, the non-conductive polymer is an electrical insulating material, such as sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer (Nafion), polyvinylidene fluoride (PVDF), poly(N-isopropylacrylamide) (pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide) (PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid (PCA), polybutylene (PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, It may be at least one of polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), Teflon, and Mylar.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 비전도성 고분자층을 배치하는 방법은, 비전도성 고분자를 전기화학증착, 스퍼터링 (sputtering), 프린팅, 화학기상증착 (chemical vapor deposition), 개시제를 이용한 화학기상증착 (initiated chemical vapor deposition), 스프레이, 딥 코팅 (dip coating) 및 졸겔 코팅 (sol-gel coating) 중 적어도 하나의 방법을 이용하는 것일 수 있다. According to another feature of the present invention, the method of disposing the non-conductive polymer layer includes electrochemical deposition of the non-conductive polymer, sputtering, printing, chemical vapor deposition, and chemical vapor deposition using an initiator ( It may be using at least one method among initiated chemical vapor deposition, spray, dip coating, and sol-gel coating.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 전도도 센서의 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은, 제1 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 배치하되 제2 전극은 제1 전극과 이격되게 배치하는 단계, 제1 기판 상에 제2 기판을 배치하되 제2 기판은 분석 시료를 제1 전극과 제2 전극과 접하여 담을 수 있도록 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 구성하는 단계, 및 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스(ohm) 편차가 5% 이내가 되도록, 제1 전극과 제2 전극을 컨디셔닝 용액이 담긴 컨디셔닝 용액 용기에 침지하는 단계를 포함한다. In order to solve the problems described above, a method of manufacturing an electrical conductivity sensor according to another embodiment of the present invention is provided. The manufacturing method includes disposing a first electrode and a second electrode on a first substrate, but disposing the second electrode to be spaced apart from the first electrode, disposing a second substrate on the first substrate, but disposing the second electrode for analysis. Constructing a space surrounding the first electrode and the second electrode so that the sample can be contained in contact with the first electrode and the second electrode, and ensuring that the impedance (ohm) deviation within 10 seconds from the time of measuring the electrical conductivity is within 5%. , including immersing the first electrode and the second electrode in a conditioning solution container containing a conditioning solution.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 전도도 측정 장치가 제공된다. 상기 측정 장치는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 센서, 전기 전도도 센서의 제1 전극 및 제2 전극의 일단에 각각 연결되어, 임피던스를 측정하도록 구성된 임피던스 측정부, 및 임피던스 측정부에 연결되어, 임피던스를 기초로 전기 전도도를 출력하도록 구성된 출력부를 포함한다. In order to solve the problems described above, an electrical conductivity measuring device according to another embodiment of the present invention is provided. The measuring device includes an electrical conductivity sensor according to various embodiments of the present invention, an impedance measurement unit configured to measure impedance, and an impedance measurement unit connected to one end of the first electrode and the second electrode of the electrical conductivity sensor, respectively. and includes an output unit configured to output electrical conductivity based on impedance.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명은, 비전도성 고분자 코팅으로 전극 표면의 표면 조도를 감소시켜, 이를 통해 전도도 측정 시 측정되는 임피던스의 편차 및 신호 불안정을 감소시키는 효과가 있다. The present invention reduces the surface roughness of the electrode surface with a non-conductive polymer coating, thereby reducing the deviation of the impedance and signal instability measured when measuring conductivity.

나아가, 본 발명의 전기 전도도 센서는 제품 보관 및 사용 전에 컨디셔닝 용액에 침지되어 보관됨으로써 전극 표면의 표면 조도가 작아지는 효과를 얻을 수 있으며, 이를 통해 전도도 측정 시 측정되는 임피던스의 편차 및 신호 불안정을 감소시키는 효과가 있다. Furthermore, the electrical conductivity sensor of the present invention can achieve the effect of reducing the surface roughness of the electrode surface by being immersed in a conditioning solution before product storage and use, thereby reducing the deviation of the impedance and signal instability measured when measuring conductivity. It has an effect.

이에, 본 발명은 전기 전도도 센서로서 전도도 측정에 대한 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있음에 따라, 수질센서, pH센서, 삼투압센서, 용존산소센서와 같은 계측 분야에 다양한 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the present invention can improve the accuracy and reliability of conductivity measurement as an electrical conductivity sensor, and has the effect of providing various information in measurement fields such as water quality sensors, pH sensors, osmotic pressure sensors, and dissolved oxygen sensors. there is.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 전도도 센서 및 이의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2a 내지 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비전도성 고분자층을 포함하는 전기 전도도 센서 및 이의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컨디셔닝 용액 용기를 포함하는 전기 전도도 센서 및 이의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4 내지 7는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구성요소가 추가된 전기 전도도 센서를 예시적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 측정 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 9a 내지 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 센서 제조 절차를 예시적으로 도시한 것이다.
도 10a 내지 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 컨디셔닝된 전기 전도도 센서의 성능 평가 결과를 도시한 것이다.
도 11a 내지 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자층이 배치된 전극 표면의 확대 이미지를 도시한 것이다.
도 12a 내지 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자층이 배치되지 않은 전극 표면 또는 비전도성 고분자층이 배치된 전극 표면에 대해 원자힘 현미경으로 표면 조도를 측정한 결과를 도시한 것이다.
1A to 1C exemplarily illustrate an electrical conductivity sensor and its configuration according to an embodiment of the present invention.
2A to 2B exemplarily illustrate an electrical conductivity sensor including a non-conductive polymer layer and its configuration according to another embodiment of the present invention.
3A to 3B exemplarily illustrate an electrical conductivity sensor including a conditioning solution container and its configuration according to another embodiment of the present invention.
4 to 7 exemplarily illustrate electrical conductivity sensors to which components according to various embodiments of the present invention are added.
Figure 8 exemplarily illustrates an electrical conductivity measurement procedure according to various embodiments of the present invention.
9A to 9B exemplarily illustrate procedures for manufacturing an electrical conductivity sensor according to various embodiments of the present invention.
10A to 10B show performance evaluation results of conditioned electrical conductivity sensors according to various embodiments of the present invention.
11A to 11B show enlarged images of the electrode surface on which the non-conductive polymer layer is disposed according to various embodiments of the present invention.
Figures 12a and 12b show the results of measuring surface roughness using an atomic force microscope for an electrode surface on which a non-conductive polymer layer is not disposed or on an electrode surface on which a non-conductive polymer layer is disposed according to various embodiments of the present invention.

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. The advantages of the invention and how to achieve them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

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.The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining embodiments of the present invention are illustrative, and the present invention is not limited to the matters shown. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. In cases where a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.

구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.When interpreting components, it is interpreted to include the margin of error even if there is no separate explicit description.

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.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or fully combined or combined with each other, and as can be fully understood by those skilled in the art, various technical interconnections and operations are possible, and each embodiment may be implemented independently of each other. It may be possible to conduct them together due to a related relationship.

본 명세서의 해석의 명확함을 위해, 이하에서는 본 명세서에서 사용되는 용어들을 정의하기로 한다.For clarity of interpretation of this specification, terms used in this specification will be defined below.

본 명세서에서 사용되는 용어, "전기 전도도 (electrical conductivity)"는, 물질이나 유체가 전하를 운반할 수 있는 정도, 즉 전류의 양 또는 전류를 전달하는 능력의 척도를 의미한다. 전기 전도도는 전기저항률(resistivity, 단위 ohm*m)의 역수이며, 전기 전도도의 단위에는 지멘스(S, siemens)/m 또는 1/Ωm가 사용된다. As used herein, the term “electrical conductivity” refers to the degree to which a material or fluid can carry electric charge, i.e., a measure of the amount of electric current or ability to transmit electric current. Electrical conductivity is the reciprocal of electrical resistivity (unit ohm*m), and the unit of electrical conductivity is Siemens (S)/m or 1/Ωm.

한편, 본 명세서에서 사용되는 용어, “임피던스(impedance)”는, 전기 교류회로에서 전압이 가해졌을 때 전류의 흐름을 방해하는 정도를 의미할 수 있다. 임피던스 Z는 전압을 V(V), 전류를 I(A)라고 하면 단위는 Ohm(Ω), 기호는 Z가 쓰이며, 전압 E에 의해서 흐르는 전류를 I라고 하면 Z=E/I(Ω)로 구해지며, 전기 전도도의 역수일 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어, “임피던스”는 전기 전도도를 의미할 수 있다. Meanwhile, the term “impedance” used in this specification may refer to the degree to which the flow of current is interrupted when voltage is applied in an electric alternating current circuit. For impedance Z, if the voltage is V(V) and the current I(A), the unit is Ohm(Ω) and the symbol is Z, and if the current flowing by voltage E is I, Z=E/I(Ω). It is obtained and can be the reciprocal of electrical conductivity. Accordingly, the term “impedance” used in this specification may mean electrical conductivity.

이에 따라, 본 명세서에서 사용되는 용어, "전기 전도도 센서"는, 전기 전도도 또는 임피던스를 측정하는 센서를 의미할 수 있다.Accordingly, the term “electrical conductivity sensor” used in this specification may refer to a sensor that measures electrical conductivity or impedance.

본 명세서에서 사용되는 용어, "분석 시료"는 유체 내 전해 물질을 포함하는 용액일 수 있다. 예를 들어, 소변, 세포 용해물, 전혈, 혈장, 혈청, 침, 안구액, 뇌척수액, 땀, 젖, 복수액, 활액 및 복막액일 수 있다. 바람직하게, 분석 시료는 눈물 또는 눈물막(tear film)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, “분석 시료”는 본 발명의 전기 전도도 센서의 "측정 대상 유체"와 동의어로서 정의될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 측정된 전기 전도도는 측정 대상 유체 내 전해 물질의 농도를 나타낼 수 있다. As used herein, the term “analysis sample” may be a solution containing an electrolyte material in a fluid. For example, it may be urine, cell lysate, whole blood, plasma, serum, saliva, ocular fluid, cerebrospinal fluid, sweat, milk, ascites fluid, synovial fluid, and peritoneal fluid. Preferably, the sample to be analyzed may be tears or a tear film, but is not limited thereto. Furthermore, “analysis sample” can be defined as a synonym for “measurement target fluid” of the electrical conductivity sensor of the present invention. Therefore, the electrical conductivity measured in the present invention may represent the concentration of the electrolyte material in the fluid to be measured.

더 나아가, 전기 전도도 센서는 눈물 삼투압 측정센서를 포함한 삼투압 측정센서, 수질센서, 용존산소센서, pH센서 등 전기 전도도 측정 방식의 센서에 적용될 수 있으며 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 눈물 삼투압 측정센서에 이용될 수 있다. Furthermore, the electrical conductivity sensor can be applied to electrical conductivity measurement sensors such as osmotic pressure measurement sensors including tear osmotic pressure measurement sensors, water quality sensors, dissolved oxygen sensors, and pH sensors, but is not limited thereto, and is preferably applied to tear osmotic pressure measurement sensors. It can be used.

더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 전도도를 이용한 눈물 삼투압 센서는, 눈물 삼투압을 측정하기 위한 센서의 총칭으로, 기판, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 도말된 분석 시료 내에서 전극 간의 전위차, 저항 또는 임피던스를 측정함으로써 삼투압을 분석하는 전기 화학적 기술이 적용된 센서를 의미할 수 있다. Furthermore, the tear osmotic pressure sensor using electrical conductivity according to an embodiment of the present invention is a general term for a sensor for measuring tear osmotic pressure, and includes a substrate, a first electrode, and a second electrode, and the first electrode and It may refer to a sensor using electrochemical technology that analyzes osmotic pressure by measuring the potential difference, resistance, or impedance between electrodes in an analysis sample smeared between second electrodes.

본 명세서에서 사용되는 용어, "기판"은, 분석 시료의 전기 전도도 측정을 위한 전극들이 형성되어 있는 판을 의미할 수 있다. 이때, 기판의 소재는, 폴리에틸렌 테리프탈레이트 (polyethyleneterephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트 (poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리스타이렌 (polystyrene, PS), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate, PEN), 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 테프론(Teflon), 에폭시(epoxy), 유리, 종이 및 세라믹 중 적어도 하나일 수 있다. As used herein, the term “substrate” may refer to a plate on which electrodes are formed for measuring the electrical conductivity of an analysis sample. At this time, the material of the substrate is polyethyleneterephthalate (PET), poly(methyl methacrylate), PMMA), polyimide (PI), polystyrene (PS), and polyethylene naphthalate ( It may be at least one of polyethylenenaphthalate (PEN), polycarbonate (PC), Teflon, epoxy, glass, paper, and ceramic.

그러나, 기판의 소재는 이에 제한되는 것이 아니며, 분석 시료 내 표적 물질의 농도의 변화에 따른 임피던스가 발생하는 전극들이 배치 가능한 다양한 소재로 이루어질 수 있다.However, the material of the substrate is not limited to this, and may be made of various materials on which electrodes that generate impedance according to changes in the concentration of the target material in the analysis sample can be placed.

한편, 기판에 상에는, 분석 시료 내 표적 물질의 센싱을 위한 전극, 및 안정적 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는 기준 전극이 배치될 수 있다.Meanwhile, an electrode for sensing a target material in an analysis sample and a reference electrode having stable impedance, resistance, or potential difference may be disposed on the substrate.

이때, 상기 전극들은 하나의 기판 상에 프린팅이 가능하며 추가로, 도금 기법, 스퍼터링 기법, evaporation 기법, 포토리소그래피 및 에칭 기법에 의해 기판 상에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 전극들은 보다 다양한 방법에 의해 기판 상에 배치될 수 있다. At this time, the electrodes can be printed on one substrate and can be additionally placed on the substrate by plating techniques, sputtering techniques, evaporation techniques, photolithography, and etching techniques. However, the present invention is not limited thereto, and the electrodes may be disposed on the substrate using a variety of methods.

본 명세서에서 사용되는 용어, "전극"은 전기 전도성을 갖는 전도성 전극을 의미한다. As used herein, the term “electrode” refers to a conductive electrode that has electrical conductivity.

이때, 본원 명세서에 개시된 전극은, 전도성 물질이 기판 상에 다양한 방법으로 프린팅된 전극 패턴을 의미할 수 있다.At this time, the electrode disclosed in the present specification may mean an electrode pattern in which a conductive material is printed in various ways on a substrate.

예를 들어, 전극은, 카본 블랙 (carbon black), 카본 그래파이트 (carbon graphite), 그래핀 (graphene), 풀러린 (fullerene), 카바이드 (carbides), 탄소나노튜브 및 활성탄 중 적어도 하나의 유기물이 기판 상에 프린트되어 형성된 전도성 전극일 수 있다. 또한, 전극은, Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속이 기판 상에 프린트되어 형성된 전도성 전극일 수도 있다. For example, the electrode includes at least one organic material selected from the group consisting of carbon black, carbon graphite, graphene, fullerene, carbides, carbon nanotubes, and activated carbon on the substrate. It may be a conductive electrode formed by printing on . Additionally, the electrode may be a conductive electrode formed by printing at least one metal from Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, and alloys thereof on a substrate.

본 명세서에서 사용되는 용어, "제1 전극"은 분석 시료의 전기 전도도를 측정하기 위한 작업 전극을 의미할 수 있다. 나아가, 분석 시료의 특정 표적 물질을 정성적 및/또는 정량적으로 센싱(검출)하기 위한 작업 전극을 의미할 수 있다. As used herein, the term “first electrode” may refer to a working electrode for measuring the electrical conductivity of an analysis sample. Furthermore, it may refer to a working electrode for qualitatively and/or quantitatively sensing (detecting) a specific target substance in an analysis sample.

이때, 제1 전극은 이온의 농도에 의존적으로 임피던스, 저항 또는 전위차가 바뀌는 이온 선택성 이오너포어 (ionophore) 를 함유하거나, 젖산, 포도당, 중금속, pH에 민감성을 갖는 민감성 물질로 이루어진 전극일 수 있다. 이에 제1 전극은 기판 상에 형성된 분석 시료 내 표적 물질의 센싱을 위한 영역을 의미할 수도 있다. At this time, the first electrode may contain an ion-selective ionophore whose impedance, resistance, or potential difference changes depending on the concentration of ions, or may be an electrode made of a sensitive material that is sensitive to lactic acid, glucose, heavy metals, and pH. . Accordingly, the first electrode may refer to an area for sensing the target material in the analysis sample formed on the substrate.

예를 들어, 제1 전극은, 분석 시료와 반응도록 민감성 물질로 이루어질 수 있다. 또는 전극 상에 민감성 물질이 코팅되거나, 또는 기판 상에 민감성 물질이 프린팅되어 제1 전극이 형성될 수 있다. 이때, 민감성 물질은, 전극의 일단과 같은 일부 영역으로 존재할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 제1 전극은 배선과 전기적으로 연결될 수도 있다. For example, the first electrode may be made of a sensitive material to react with the analysis sample. Alternatively, a sensitive material may be coated on the electrode, or a sensitive material may be printed on the substrate to form the first electrode. At this time, the sensitive material may exist in some areas, such as one end of the electrode, but is not limited thereto. Furthermore, the first electrode may be electrically connected to a wiring.

한편, 민감성 물질층은, 기판 상에 배치된, 도전층 상에 흡착 (Adsorption), 포획 (Entrapment), 공유 결합 (Covalent bonding), 이온 결합 (Ionic bonding) 의 방식에 의해 고정화 될 수 있다. Meanwhile, the sensitive material layer may be immobilized on the conductive layer disposed on the substrate by methods of adsorption, entrapment, covalent bonding, or ionic bonding.

본 명세서에서 사용되는 용어, “민감성 물질”은, 분석 시료 내 표적 물질의 농도 의존적으로 임피던스, 저항 또는 전위차가 바뀌는 물질을 의미할 수 있다. As used herein, the term “sensitive material” may refer to a material whose impedance, resistance, or potential difference changes depending on the concentration of the target material in the analysis sample.

예를 들어, 민감성 물질은, 목표 이온 농도 의존적으로 임피던스, 저항 또는 전위차가 바뀌는 이온 선택성 이오너포어 (ionophore) 를 함유하는 이온 선택성 물질일 수 있다. 이때, “이온 선택성 물질”은 목표 이온 선택적으로 수송되도록 구성된 이오노포어를 포함하는 것으로, 목표 이온에 대한 도전층으로의 수송이 가능하도록 한다. For example, the sensitive material may be an ion-selective material containing an ion-selective ionophore whose impedance, resistance, or potential difference changes depending on the target ion concentration. At this time, the “ion-selective material” includes an ionophore configured to selectively transport the target ion, enabling transport of the target ion to the conductive layer.

예를 들어, 이온 선택성 물질은, K+ 이온 선택성을 갖는 발리노마이신 (Valinomycin), Ca2+, Ba2+ 이온 선택성을 갖는 뷰베라이신 (Beauvericin), Mn2+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 칼시마이신 (Calcimycine) 및 A23187, 세조마이신 (Cezomycin), H+ 이온 선택성을 갖는 CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), NH4 + 이온 선택성을 갖는 에니아틴 (Enniatin), H+, Na+, K+ 이온 선택성을 갖는 그라미시딘 (Gramicidin), Ca2+ 이온 선택성을 갖는 이오노마이신 (Ionomycin), K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 라살로시드 (Lasalocid), Na+, H+ 이온 선택성을 갖는 모넨신 (Monensin), K+, H+, Pb2+ 이온 선택성을 갖는 니게리신 (Nigericin), NH4 + 이온 선택성을 갖는 노낙틴 (Nonactin), K+ 이온 선택성을 갖는 살리노마이신 (Salinomycin), 테트로나신 (Tetronasin) 및 나라신 (Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어 (Iononphore) 를 함유할 수 있다.For example, ion-selective substances include Valinomycin, which has K + ion selectivity, Ca 2+ , and Ba 2+ ion selectivity. Beauvericin, Calcimycine with Mn 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ ion selectivity and A23187, Cezomycin, CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone) with H + ion selectivity ), Enniatin with NH 4 + ion selectivity, Gramicidin with H + , Na + , K + ion selectivity, Ionomycin with Ca 2+ ion selectivity, K + , Lasalocid with Na + , Ca 2+ , Mg 2+ ion selectivity, Monensin with Na + , H + ion selectivity, K + , H + , Pb 2+ ion selectivity At least one of the following: Nigericin, Nonactin with NH 4 + ion selectivity, Salinomycin with K + ion selectivity, Tetronasin and Narasin May contain iononphore.

본 발명의 특징에 따르면, 민감성 물질은, pH 민감성 물질일 수 있다. According to a feature of the present invention, the sensitive material may be a pH-sensitive material.

이때, 본 명세서에서 사용되는 용어, “pH 민감성 물질”은 pH 농도에 따라 상이한 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는 물질을 의미할 수 있다. 이때, 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) 중 적어도 하나일 수 있다. At this time, the term “pH sensitive material” used in this specification may mean a material that has different impedance, resistance, or potential difference depending on pH concentration. At this time, the pH-sensitive materials include polyaniline, polypyrrole, poly-N-methylpyrrole, polythiophene, and poly(ethylenedioxythiopHene). , poly-3-methylthiopHene, poly(3,4-ethylenedioxythipHene); PEDOT), poly(p-phenylenevinylene) ( It may be at least one of poly(ppHenylenevinylene); PPV) and polyfuran.

한편, pH 민감성 물질 중 폴리아닐린은 H3O+ 이온에 매우 민감할 수 있다. 이에, 제1 전극이 분석 시료의 pH를 센싱할 경우, pH 민감성 물질로 폴리아닐린이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Meanwhile, among pH-sensitive materials, polyaniline may be very sensitive to H 3 O + ions. Accordingly, when the first electrode senses the pH of the analysis sample, polyaniline may be used as a pH-sensitive material, but is not limited thereto.

본 발명의 특징에 따르면, 민감성 물질은, 젖산 민감성 물질, 포도당 민감성 물질, 및 중금속 민감성 물질 중 하나일 수 있다.According to features of the present invention, the sensitive substance may be one of a lactic acid sensitive substance, a glucose sensitive substance, and a heavy metal sensitive substance.

이때, “젖산 민감성 물질”은 락테이트 옥시데이스 (Lactate oxidase) 를 함유하는 물질로, 젖산의 농도 변화에 상이한 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는 물질을 의미할 수 있다.At this time, “lactic acid sensitive material” is a material containing lactate oxidase and may mean a material that has different impedance, resistance, or potential difference when the concentration of lactic acid changes.

나아가, “포도당 민감성 물질”은 글루코오스 옥시데이스 (Glucose oxidase) 를 함유하는 물질로, 포도당의 농도 변화에 상이한 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는 물질을 의미할 수 있다.Furthermore, “glucose-sensitive material” may refer to a material containing glucose oxidase and having different impedance, resistance, or potential difference in response to changes in the concentration of glucose.

더 나아가, “중금속 민감성 물질”은 금 나노입자 (Gold nanoparticle), 은 나노입자 (Silver nanoparticle) 및 산화 철 (Iron oxide) 중 적어도 하나일 수 있고, 표적 중금속의 농도 변화에 상이한 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는 물질을 의미할 수 있다.Furthermore, the “heavy metal sensitive material” may be at least one of gold nanoparticles, silver nanoparticles, and iron oxide, and may exhibit different impedance, resistance, or potential difference when the concentration of the target heavy metal changes. It can mean a substance that has .

본 명세서에서 사용되는 용어, “제2 전극”은 전기 전도도 변화에 안정적 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는 반쪽 전지 전극을 의미한다. As used herein, the term “second electrode” refers to a half-cell electrode that has stable impedance, resistance, or potential difference in response to changes in electrical conductivity.

이때, 제2 전극은 도전성 물질, 바람직하게 반쪽 전지 반응성 물질이 기판 상에 프린팅 되어 형성된 패턴을 의미할 수 있다. 이에 제2 전극은 기판 상에 형성된 영역을 의미할 수도 있다.At this time, the second electrode may refer to a pattern formed by printing a conductive material, preferably a half-cell reactive material, on a substrate. Accordingly, the second electrode may refer to an area formed on the substrate.

한편, 제2 전극의 임피던스, 저항 또는 전위차는 미리 결정되어 있을 수 있음에 따라, 제1 전극을 통해 분석 시료의 임피던스, 저항 또는 전위차를 측정할 때, 기준이 될 수 있는 기준 전극으로 이용될 수 있다.Meanwhile, since the impedance, resistance, or potential difference of the second electrode may be predetermined, it can be used as a reference electrode that can serve as a reference when measuring the impedance, resistance, or potential difference of the analysis sample through the first electrode. there is.

한편, 이러한 제2 전극은 그래핀과 같은 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 또는, 전극 상에 도전성 물질이 코팅되거나, 또는 기판 상에 도전성 물질이 프린팅됨으로써 제2 전극이 형성될 수 있다. 이때, 도전성 물질은, 기준 전극의 일단과 같은 일부 영역에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Meanwhile, this second electrode may be made of a conductive material such as graphene. Alternatively, the second electrode may be formed by coating a conductive material on the electrode or printing a conductive material on the substrate. At this time, the conductive material may be disposed in some areas, such as one end of the reference electrode, but is not limited thereto.

이에, 제1 전극의 분석 시료 전기 전도도에 맞추어, 제2 전극은 반쪽 전지 전위성을 가질 수 있음에 따라, 제1 전극과 상이한 환원 전극 또는 산화 전극으로 나타날 수 있다. 따라서, 제1 전극에서의 전위차, 저항 또는 임피던스가 추정될 수 있다.Accordingly, in accordance with the electrical conductivity of the analysis sample of the first electrode, the second electrode may have a half-cell potential and thus may appear as a reduction electrode or an oxidation electrode different from the first electrode. Accordingly, the potential difference, resistance or impedance at the first electrode can be estimated.

한편, 제2 전극 상에 배치되는 “도전성 물질”은, 산화 또는 환원 가역적인 물질로서, 온도 또는 이온 농도 변화에도 반응성이 낮고, 일정한 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는 안정적인 물질일 수 있다. 이러한 도전성 물질은, 임피던스, 저항 또는 전위차에 있어서 높은 재현성 (또는, 안정성) 을 갖고 산성 또는 염 용액에서 안정적이며, 취급이 용이할 수 있다. Meanwhile, the “conductive material” disposed on the second electrode may be a reversible oxidation or reduction material, has low reactivity to changes in temperature or ion concentration, and may be a stable material with a constant impedance, resistance, or potential difference. These conductive materials have high reproducibility (or stability) in impedance, resistance, or potential difference, are stable in acidic or salt solutions, and can be easy to handle.

예를 들어, 도전성 물질은, 도전성 그래핀 뿐만 아니라, 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 임피던스, 저항 또는 전위차가 미리 알려진 물질일 수 있다. 바람직하게 도전성 물질은 Ag/AgCl일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 보다 다양한 물질이 될 수 있다. For example, conductive materials include not only conductive graphene, but also Ag/AgCl, Ag, Hg 2 SO 4 , Ag/Ag+, Hg/Hg 2 SO 4 , RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg 2 Cl 2 , Ag/Ag 2 SO 4 , Cu/CuSO 4 , KCl saturated calomel half-cell (SCE) and salt bridge platinum may be materials whose impedance, resistance or potential difference are known in advance. Preferably, the conductive material may be Ag/AgCl, but is not limited thereto and may be a variety of materials.

그러나, 이에 제한되지 않고, 제2 전극은 기준 전극으로서 안정적인 임피던스, 저항 또는 전위차를 제공하는 한, 보다 다양한 물질로 구성될 수 있다. However, without being limited thereto, the second electrode may be made of a variety of materials as long as it provides stable impedance, resistance, or potential difference as a reference electrode.

한편, 본 발명의 전기 전도도 센서의 전극은 2전극 내지 6전극 방식일 수 있으나, 바람직하게는 2전극 방식일 수 있다. Meanwhile, the electrode of the electrical conductivity sensor of the present invention may be of a 2-electrode to 6-electrode type, but is preferably of a 2-electrode type.

본 명세서에서 사용되는 용어, “비전도성 고분자”는, 전기 절연 재료로서, sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer(Nafion), polyvinylidene fluoride(PVDF), poly(N-isopropylacrylamide)(pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), Teflon 및 Mylar 중 적어도 하나일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 다양한 비전도성 고분자가 전극 상에 층을 이룰 수 있다. As used herein, the term “non-conductive polymer” refers to an electrical insulating material, such as sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer (Nafion), polyvinylidene fluoride (PVDF), poly(N-isopropylacrylamide) (pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide) )(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA) , poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene , polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), Teflon, and Mylar. However, it is not limited to this and various non-conductive polymers can be layered on the electrode.

본 명세서에서 사용되는 용어, “컨디셔닝”은, 전극을 보관 기간 중 또는 사용 전 특정 기간 이상 동안 용액에 침지하여 전극 표면 상태를 일정하게 만드는 일련의 과정을 의미할 수 있다. 이때, “침지”는, 컨디셔닝 용액에 담가 적시는 행위를 의미할 수 있다. 본 명세서에서 본 발명의 컨디셔닝 용액에 전극을 컨디셔닝 하면, 컨디셔닝 용액이 전극 표면에 레이어가 형성되는 시간을 줄여줌으로써 전극이 분극(polarization)되는 것을 막아줄 수 있다. As used herein, the term “conditioning” may refer to a series of processes that maintain the electrode surface condition by immersing the electrode in a solution for a certain period of time or more during the storage period or before use. At this time, “immersion” may refer to the act of soaking in a conditioning solution. In this specification, conditioning the electrode with the conditioning solution of the present invention can prevent polarization of the electrode by reducing the time for the conditioning solution to form a layer on the electrode surface.

본 명세서에서 사용되는 용어, “컨디셔닝 용액”은, 전극의 컨디셔닝에 사용되는 조성물로서 시중에서 판매 중인 인공눈물(점안액)에 포함된 증류수, 염화나트륨, 히알루론산 나트륨, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에데트산 나트륨 수화물, 염화칼륨, 염산, 수산화나트륨 및 염화마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 특징에 따른 컨디셔닝 용액은 인공눈물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As used herein, the term “conditioning solution” refers to a composition used for conditioning electrodes, which includes distilled water, sodium chloride, sodium hyaluronate, carboxymethyl cellulose, sodium edetate hydrate, etc. contained in commercially available artificial tears (eye drops). It may contain at least one of potassium chloride, hydrochloric acid, sodium hydroxide, and magnesium chloride. That is, the conditioning solution according to another feature of the present invention may be artificial tears, but is not limited thereto.

나아가, 컨디셔닝 용액은 보존제(방부제)로서 벤조산, 벤조산나트륨, 파라옥시벤조사메틸, 파라옥시벤조산에틸, 파라옥시벤조산프로필, 파라옥시벤조산부틸, 소르빈산, 소르빈산칼륨, 소르빈산나트륨, 클로로부탄올, 염화벤잘코늄, 염화벤제토늄, 페놀, 크레솔, 클로로크레솔을 더 포함할 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다. Furthermore, the conditioning solution contains benzoic acid, sodium benzoate, paraoxybenzomethyl, ethyl paraoxybenzoate, propyl paraoxybenzoate, butyl paraoxybenzoate, sorbic acid, potassium sorbate, sodium sorbate, chlorobutanol, and benzalkonium chloride as preservatives. , benzethonium chloride, phenol, cresol, and chlorocresol may be further included. However, it is not limited to this.

더 나아가, 본 발명의 컨디셔닝 용액은 인체에 무해한 용액으로서 컨디셔닝 용액의 pH는 4 내지 9 이며, 삼투압은 0 내지 400 mOsm 의 범위일 수 있다. Furthermore, the conditioning solution of the present invention is a solution that is harmless to the human body. The pH of the conditioning solution may be 4 to 9, and the osmotic pressure may be in the range of 0 to 400 mOsm.

본 명세서에서 사용되는 용어, “분극(polarization)”은, 전극 표면에서의 전자의 이동이 원활하지 않아 전압이 떨어지는 현상을 의미할 수 있다. The term “polarization” used in this specification may refer to a phenomenon in which the voltage drops due to poor movement of electrons on the electrode surface.

본 명세서에서 사용되는 용어, “흡습지”는, 흡습지 내부 공간에 분석 시료를 담지할 수 있는 종이를 비롯한 재질의 재료로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 다만, 전기 전도도에 영향을 미치지 않는 재료일 수 있다. 또한, 본 명세서의 흡습지는 전극과 면접하도록 구성될 수 있다. The term “hygroscopic paper” used in this specification may be composed of materials including paper that can hold an analysis sample in the internal space of the moisture absorbent paper, but is not limited thereto, but is a material that does not affect electrical conductivity. It can be. Additionally, the moisture absorbent paper of this specification may be configured to interview the electrode.

본 명세서에서 사용되는 용어, “임피던스 측정부”는 제1 전극 및 제2 전극의 일단에 각각 연결되어 임피던스, 저항 또는 전위차를 측정하도록 구성된 유닛 (unit) 일 수 있다. 이러한 임피던스 측정부는, 제1 전극 및 제2 전극의 임피던스, 저항 또는 전위차를 측정하도록, 분석 시료와 반응하는 단과 상이한 단에 연결될 수 있다. As used herein, the term “impedance measuring unit” may be a unit connected to one end of the first electrode and the second electrode, respectively, and configured to measure impedance, resistance, or potential difference. This impedance measuring unit may be connected to a stage different from the stage that reacts with the analysis sample to measure the impedance, resistance, or potential difference between the first electrode and the second electrode.

본 명세서에서 사용되는 용어, “출력부”는 임피던스, 저항 또는 전위차를 기초로 분석 시료 내 표적 물질의 농도를 변환해주도록 구성된 유닛일 수 있다. 이때, 출력부는 임피던스 측정부와 연결될 수 있으며, 임피던스 측정부에서 측정된 분석 시료의 임피던스에 기초하여 목표 물질의 농도를 추정하여 제공할 수 있다.As used herein, the term “output unit” may be a unit configured to convert the concentration of a target substance in an analysis sample based on impedance, resistance, or potential difference. At this time, the output unit may be connected to the impedance measuring unit, and the concentration of the target substance may be estimated and provided based on the impedance of the analysis sample measured by the impedance measuring unit.

보다 구체적으로, 출력부는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 분석 시료 내 표적 물질의 농도를 제공하는 한, 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 출력부는, 분석 시료의 임피던스, 저항 또는 전위차를 표적 물질의 농도로 변환하도록 구성된 프로세서를 더 포함할 수도 있다.More specifically, the output unit may be a display device including a liquid crystal display device, an organic light emitting display device, etc., but is not limited thereto and may be provided in various forms as long as it provides the concentration of the target substance in the analysis sample. For example, the output unit may further include a processor configured to convert the impedance, resistance, or potential difference of the analysis sample into the concentration of the target substance.

본 명세서에서 사용되는 용어, “사용자”는 전기 전도도 센서를 이용해 전기 전도도를 측정하여 그 값을 이용하는 개체를 의미할 수 있다.As used herein, the term “user” may refer to an entity that measures electrical conductivity using an electrical conductivity sensor and uses the value.

본 명세서에서 사용되는 용어, "표면 조도 (표면 거칠기)"는, 금속 표면의 미세한 요철의 정도를 의미할 수 있다. 표면 높이의 편차로 정량화될 수 있으며, 편차가 클수록 표면의 거칠기가 더 크다는 것을 의미할 수 있다. The term “surface roughness” used in this specification may refer to the degree of fine irregularities of the metal surface. It can be quantified as the deviation of the surface height, and a larger deviation may indicate a greater roughness of the surface.

이하에서는, 도 1a 내지 1c, 도 2a 내지 2b, 도 3a 내지 3b, 및 도 4 내지 7을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 센서에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 1A to 1C, 2A to 2B, 3A to 3B, and 4 to 7, electrical conductivity sensors according to various embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1a 내지 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 전도도 센서 및 이의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다. 1A to 1C exemplarily illustrate an electrical conductivity sensor and its configuration according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 전기 전도도 센서 (100) 는, 제1 기판 (110), 제1 기판 상에 형성된 제2 기판 (120), 제1 기판 (110) 상에 형성되어 분석 시료 내의 표적 물질의 농도에 따라 상이한 임피던스를 갖는 민감성 물질로 이루어진 제1 전극 (131) 및 제1 기판 (131) 상에서 제1 전극 (131) 과 이격되게 형성되고 도전성 물질로 이루어진 제2 전극 (132) 을 포함하며, 제2 기판 (132) 은 상기 제1 전극 (131) 과 제2 전극 (132) 을 노출하도록 구성된다. 이때, 제1 전극 (131) 과 제2 전극 (132) 간의 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스 편차는 5% 이내이다. Referring to FIG. 1A, the electrical conductivity sensor 100 includes a first substrate 110, a second substrate 120 formed on the first substrate, and a second substrate 120 formed on the first substrate 110 to detect the target substance in the analysis sample. It includes a first electrode 131 made of a sensitive material having different impedance depending on concentration, and a second electrode 132 formed on the first substrate 131 to be spaced apart from the first electrode 131 and made of a conductive material, The second substrate 132 is configured to expose the first electrode 131 and the second electrode 132. At this time, the impedance deviation within 10 seconds from the time of measuring the electrical conductivity between the first electrode 131 and the second electrode 132 is within 5%.

이때, 임피던스 편차는 전기 전도도 측정 기간 (10초) 동안 측정된 임피던스 측정값 중에서 시작점 (0초)에서의 임피던스 측정값 (단위 ohm)과 대비하여 편차가 가장 큰 임피던스 측정값을 시작점에서의 임피던스 측정값으로 나누고, 이 비율에 100을 곱한 값을 의미할 수 있다. 기호는 %를 포함한 다양한 단위가 사용될 수 있다. 한편, 임피던스 편차는 전기 전도도 편차를 의미할 수 있다. At this time, the impedance deviation is the impedance measurement at the starting point that has the largest deviation compared to the impedance measurement value (unit ohm) at the starting point (0 seconds) among the impedance measurement values measured during the electrical conductivity measurement period (10 seconds). It can mean dividing by a value and multiplying this ratio by 100. The symbol can be in various units, including %. Meanwhile, impedance deviation may mean electrical conductivity deviation.

한편, 제2 기판 (120) 은, 분석 시료가 담길 수 있도록 제1 전극 (131) 과 제2 전극 (132) 을 둘러싼 공간을 가지도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the second substrate 120 may be configured to have a space surrounding the first electrode 131 and the second electrode 132 so that the analysis sample can be contained.

나아가, 제1 전극 (131) 및 제2 전극 (132) 은 카본 블랙 (carbon black), 카본 그래파이트 (carbon graphite), 그래핀 (graphene), 풀러린 (fullerene), 카바이드 (carbides), 탄소나노튜브 및 활성탄 중 적어도 하나의 유기물이 기판 상에 프린트되어 형성된 탄소 전극일 수 있다. 또한, 전극은, Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, 및 이들의 합금 중 적어도 하나의 금속이 기판 상에 프린트되어 형성된 전도성 전극일 수도 있다. Furthermore, the first electrode 131 and the second electrode 132 are made of carbon black, carbon graphite, graphene, fullerene, carbides, carbon nanotubes, and It may be a carbon electrode formed by printing at least one organic material among activated carbon on a substrate. Additionally, the electrode may be a conductive electrode formed by printing at least one metal from Au, Ni, Cu, Zn, Fe, Al, Ti, Pt, Hg, Ag, Pb, and alloys thereof on a substrate.

한편, 본 발명의 특징에 따르면, 제1 전극 (131) 은, 기판 상에 형성된 도전성 물질로 이루어진 도전층의 일부 면을 덮는 민감성 물질로 이루어진 민감성 물질층 (미도시) 이 배치될 수 있다. 이때, 도전층은 탄소층일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Meanwhile, according to a feature of the present invention, the first electrode 131 may be provided with a sensitive material layer (not shown) made of a sensitive material that covers a portion of the surface of the conductive layer made of a conductive material formed on the substrate. At this time, the conductive layer may be a carbon layer, but is not limited thereto.

본 발명의 특징에 따르면, 이러한 제1 전극 (131) 은 분석 시료의 표적 물질에 따라 임피던스, 저항 또는 전위차가 변화하는 작업 전극일 수 있다. 이때, 제1 전극 (131)의 민감성 물질층은 이오노포어를 포함하는 이온 선택성 막일 수 있다. 한편, 민감성 물질층 (미도시) 은, 이오노포어의 종류에 따라, 표적으로 하는 이온이 상이할 수 있다. 예를 들어, 민감성 물질층은, K+ 이온 선택성을 갖는 발리노마이신 (Valinomycin), Ca2+, Ba2+ 이온 선택성을 갖는 뷰베라이신 (Beauvericin), Mn2+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 칼시마이신 (Calcimycine) 및 A23187, 세조마이신 (Cezomycin), H+ 이온 선택성을 갖는 CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone), NH4 + 이온 선택성을 갖는 에니아틴 (Enniatin), H+, Na+, K+ 이온 선택성을 갖는 그라미시딘 (Gramicidin), Ca2+ 이온 선택성을 갖는 이오노마이신 (Ionomycin), K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 이온 선택성을 갖는 라살로시드 (Lasalocid), Na+, H+ 이온 선택성을 갖는 모넨신 (Monensin), K+, H+, Pb2+ 이온 선택성을 갖는 니게리신 (Nigericin), NH4 + 이온 선택성을 갖는 노낙틴 (Nonactin), K+ 이온 선택성을 갖는 살리노마이신 (Salinomycin), 테트로나신 (Tetronasin) 및 나라신 (Narasin) 중 적어도 하나의 이오노포어 (Iononphore) 를 함유할 수 있다. 나아가, 민감성 물질층은, pH 민감성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 민감성 물질층 (114) 이 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) 중 적어도 하나의 pH 민감성 물질로 이루어질 경우, 제1 전극은 분석 시료의 pH의 변화에 따라 임피던스, 저항 또는 전위차가 변할 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 민감성 물질층은, 센서의 용도에 따라, 포도당 민감성 물질, 또는 중금속 민감성 물질로 이루어질 수 있다. According to a feature of the present invention, the first electrode 131 may be a working electrode whose impedance, resistance, or potential difference changes depending on the target material of the analysis sample. At this time, the sensitive material layer of the first electrode 131 may be an ion-selective membrane containing an ionophore. Meanwhile, the sensitive material layer (not shown) may have different targeted ions depending on the type of ionophore. For example, the sensitive material layer includes valinomycin, which has K + ion selectivity, Ca 2+ , and Ba 2+ ion selectivity. Beauvericin, Calcimycine with Mn 2+ , Ca 2+ , Mg 2+ ion selectivity and A23187, Cezomycin, CCCP (Carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone) with H + ion selectivity ), Enniatin with NH 4 + ion selectivity, Gramicidin with H + , Na + , K + ion selectivity, Ionomycin with Ca 2+ ion selectivity, K + , Lasalocid with Na + , Ca 2+ , Mg 2+ ion selectivity, Monensin with Na + , H + ion selectivity, K + , H + , Pb 2+ ion selectivity At least one of the following: Nigericin, Nonactin with NH 4 + ion selectivity, Salinomycin with K + ion selectivity, Tetronasin and Narasin May contain iononphore. Furthermore, the sensitive material layer may be made of a pH-sensitive material. For example, the sensitive material layer 114 is made of polyaniline, polypyrrole, poly-N-methylpyrrole, polythiophene, poly(ethylenedioxythiophene) ( poly(ethylenedioxythiopHene)), poly-3-methylthiopHene), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (poly(3,4-ethylenedioxythipHene); PEDOT), poly(p-phenyl) When made of at least one pH-sensitive material selected from poly(ppHenylenevinylene); PPV) and polyfuran, the first electrode may have impedance, resistance, or potential difference depending on changes in the pH of the analysis sample. . However, the sensitive material layer is not limited thereto, and may be made of a glucose-sensitive material or a heavy metal-sensitive material, depending on the purpose of the sensor.

한편, 도 1a를 참조하면, 제2 전극 (132) 은 기판 상에 형성된 도전층으로 구성되며, 제1 전극 (131) 과 일부가 일정한 거리로 이격되어 존재할 수 있다. 이러한 제2 전극 (132) 은, 분석 시료의 표적 물질의 농도에 안정적인 임피던스, 저항 또는 전위차를 갖는, 기준 전극일 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 1A, the second electrode 132 is composed of a conductive layer formed on a substrate, and may be partially spaced apart from the first electrode 131 at a certain distance. This second electrode 132 may be a reference electrode that has stable impedance, resistance, or potential difference depending on the concentration of the target substance in the analysis sample.

본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 분석 시료는 유체 내 전해 물질을 포함하는 용액일 수 있다. 예를 들어, 소변, 세포 용해물, 전혈, 혈장, 혈청, 침, 안구액, 뇌척수액, 땀, 젖, 복수액, 활액 및 복막액일 수 있다. 바람직하게, 분석 시료는 눈물 또는 눈물막(tear film)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to the features of the present invention, the analysis sample of the present invention may be a solution containing an electrolyte material in a fluid. For example, it may be urine, cell lysate, whole blood, plasma, serum, saliva, ocular fluid, cerebrospinal fluid, sweat, milk, ascites fluid, synovial fluid, and peritoneal fluid. Preferably, the sample to be analyzed may be tears or a tear film, but is not limited thereto.

본 발명의 전기 전도도 센서 (100) 는, 전기 전도도 또는 임피던스를 측정하는 센서를 의미할 수 있다. 나아가, 본 발명의 전기 전도도 센서 (100) 는 눈물 삼투압 측정센서를 포함한 삼투압 측정센서, 수질센서, 용존산소센서, pH센서 등 전기 전도도 측정 방식의 센서에 적용될 수 있으며 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 눈물 삼투압 측정센서에 이용될 수 있다. The electrical conductivity sensor 100 of the present invention may refer to a sensor that measures electrical conductivity or impedance. Furthermore, the electrical conductivity sensor 100 of the present invention can be applied to, but is not limited to, sensors that measure electrical conductivity, such as osmotic pressure measurement sensors including tear osmotic pressure measurement sensors, water quality sensors, dissolved oxygen sensors, and pH sensors. It can be used as a tear osmotic pressure measurement sensor.

더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 전도도를 이용한 눈물 삼투압 센서는, 눈물 삼투압을 측정하기 위한 센서의 총칭으로, 기판, 제1 전극, 및 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 도말된 분석 시료 내에서 전위차, 저항 또는 임피던스를 측정함으로써 삼투압을 분석하는 전기 화학적 기술이 적용된 센서를 의미할 수 있다. Furthermore, the tear osmotic pressure sensor using electrical conductivity according to an embodiment of the present invention is a general term for a sensor for measuring tear osmotic pressure, and includes a substrate, a first electrode, and a second electrode, and the first electrode and It may refer to a sensor using electrochemical technology that analyzes osmotic pressure by measuring the potential difference, resistance, or impedance in the analysis sample smeared between the second electrodes.

도 1b 및 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 전도도 측정 시 시간(X축) 흐름에 따른 전기 전도도의 변화량(Y축, 단위: ohm)을 도시한 것이다. 1B and 1C show the amount of change in electrical conductivity (Y-axis, unit: ohm) over time (X-axis) when measuring electrical conductivity according to an embodiment of the present invention.

도 1b의 A1 내지 A3 곡선은 전극 상단에 비전도성 고분자층이 부재한 3개의 전기 전도도 센서의 시간 (X축, 초)에 따른 전기 전도도 측정값 (Y축, 임피던스)을 의미하며, 도 1b의 B1 내지 B3 곡선은 전기 전도도 센서 전극 상단에 비전도성 고분자층을 더 포함하는 전기 전도도 센서의 시간 (X축, 초)에 따른 전기 전도도 측정값 (Y축, 임피던스)을 의미한다. The curves A1 to A3 in Figure 1b mean the measured electrical conductivity (Y-axis, impedance) over time (X-axis, seconds) of the three electrical conductivity sensors without a non-conductive polymer layer on the top of the electrode, and the curves in Figure 1b. The B1 to B3 curves mean the measured electrical conductivity (Y-axis, impedance) over time (X-axis, seconds) of the electrical conductivity sensor further including a non-conductive polymer layer on top of the electrical conductivity sensor electrode.

도 1b를 참조하면, 전극 상단에 비전도성 고분자층을 더 포함하는 구성 추가 시, 도 1b의 20~30% 범위의 임피던스 (전기 전도도) 편차를 나타내는 A1 내지 A3 곡선은, 5% 이내의 전기 전도도 편차를 나타내는 도 1b의 B1 내지 B3의 곡선으로 전기 전도도 편차가 작아지게 된다. 보다 상세히 설명하면, 도 1b의 A1 곡선은 비전도성 고분자층의 구성 추가를 통해 B1 곡선으로 전기 전도도 편차가 작아지며, 나아가 A2 곡선은 B2 곡선으로, A3 곡선은 B3 곡선으로 편차가 작아지게 된다. Referring to Figure 1b, when adding a configuration that further includes a non-conductive polymer layer on the top of the electrode, the A1 to A3 curves showing the impedance (electrical conductivity) deviation in the range of 20 to 30% of Figure 1b, the electrical conductivity within 5% The electrical conductivity deviation becomes smaller with the curves B1 to B3 in FIG. 1B showing the deviation. In more detail, the deviation of the electrical conductivity of the A1 curve in FIG. 1B is reduced to the B1 curve through the addition of a non-conductive polymer layer, and further, the deviation of the A2 curve is reduced to the B2 curve and the A3 curve is reduced to the B3 curve.

도 1c를 참조하면, 도 1c의 A1 내지 A5 곡선은 컨디셔닝 되지 않은 전극을 포함하는 5개의 전기 전도도 센서의 전기 전도도 측정값을 의미하며, 도 1b의 B1 내지 B5 곡선은 컨디셔닝된 전극을 포함하는 전기 전도도 센서의 전기 전도도 측정값을 의미한다. Referring to FIG. 1C, the curves A1 to A5 in FIG. 1C represent the electrical conductivity measurements of five electrical conductivity sensors including unconditioned electrodes, and the curves B1 to B5 in FIG. 1B represent the electrical conductivity measurements including the conditioned electrodes. This refers to the electrical conductivity measurement value of the conductivity sensor.

도 1c를 참조하면, 전기 전도도 측정 전에 전극을 컨디셔닝하는 구성을 추가하게 될 때에도, 20~30% 범위의 전기 전도도 편차를 나타내는 도 1c의 A1 내지 A5 곡선이, 5% 이내의 전기 전도도 편차를 나타내는 도 1b의 B1 내지 B5의 곡선으로 전기 전도도 편차가 작아지게 된다. Referring to FIG. 1C, even when a configuration for conditioning the electrode before measuring electrical conductivity is added, the curves A1 to A5 in FIG. 1C, which show an electrical conductivity deviation in the range of 20 to 30%, show an electrical conductivity deviation within 5%. The electrical conductivity deviation decreases with the curves B1 to B5 in FIG. 1B.

상기 도 1b 및 1c에서 설명한 전기 전도도 편차를 줄이기 위해 추가한 두 가지 구성(전극 위 비전도성 고분자층 포함 및 전극 컨디셔닝)의 구체적인 내용을 아래 도 2a 내지 2b 및 도 3a 내지 3b를 참조하여 추가 설명하도록 한다. The specific details of the two configurations (including non-conductive polymer layer on the electrode and electrode conditioning) added to reduce the electrical conductivity deviation described in FIGS. 1B and 1C will be further explained with reference to FIGS. 2A to 2B and 3A to 3B below. do.

도 2a 내지 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비전도성 고분자층 (220) 을 포함하는 전기 전도도 센서 및 이의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다. 2A to 2B exemplarily show an electrical conductivity sensor including a non-conductive polymer layer 220 and its configuration according to another embodiment of the present invention.

도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 위에 비전도성 고분자층 (220) 이 형성되는 전기 전도도 센서 (200) 의 구성을 예시적으로 도시한 것이다. FIG. 2A exemplarily shows the configuration of an electrical conductivity sensor 200 in which a non-conductive polymer layer 220 is formed on an electrode according to another embodiment of the present invention.

도 2b의 (a)는 도 1c의 실선과 같이 전기 전도도 측정값의 편차 큰 전기 전도도 센서의 전극 표면 (131, 132) 을 예시적으로 도시한 것이다. (a) of FIG. 2B exemplarily shows the electrode surfaces 131 and 132 of the electrical conductivity sensor where the deviation of the electrical conductivity measurement value is large, as shown by the solid line in FIG. 1C.

도 2b를 참조하면, 도 2b (a)와 같이 표면 조도가 큰 전극 표면 (131, 132) 위에 도 2b의 (b)와 같이 비전도성 고분자 (220) 로 10 nm 내지 100 μm 의 두께로 고분자층 (220) 을 형성하게 되면, 표면 조도가 작고 일정한 전극 표면을 수득할 수 있으며, 이로 인해 임피던스 측정 시점으로부터 10초 이내의 20~30%에 달했던 편차 (도 1c의 실선)가 5% 이내의 편차 (도 1c의 점선)로 줄어들 수 있다 (도 1c 참조). Referring to Figure 2b, a polymer layer of non-conductive polymer 220 with a thickness of 10 nm to 100 μm as shown in Figure 2b (b) is formed on the electrode surfaces 131 and 132 having high surface roughness as shown in Figure 2b (a). By forming (220), an electrode surface with small and constant surface roughness can be obtained, which reduces the deviation from 20 to 30% within 10 seconds from the time of impedance measurement (solid line in Figure 1c) to within 5%. (dotted line in FIG. 1C) can be reduced (see FIG. 1C).

이때, 비전도성 고분자층 (220) 은 전극 위 최상면에 형성될 수 있으며, 바람직하게는 비전도성 고분자층은 제1 전극 (131) 및 제2 전극 (132) 과 대면하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. At this time, the non-conductive polymer layer 220 may be formed on the uppermost surface of the electrode. Preferably, the non-conductive polymer layer may be formed facing the first electrode 131 and the second electrode 132, but is limited to this. It doesn't work.

한편, 본 발명의 특징에 따르면, 비전도성 고분자층의 두께는, 10 nm 내지 100 μm 두께일 수 있다. Meanwhile, according to the characteristics of the present invention, the thickness of the non-conductive polymer layer may be 10 nm to 100 μm thick.

더 나아가, 본 발명의 특징에 따르면, 비전도성 고분자는, sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer(Nafion), polyvinylidene fluoride(PVDF), poly(N-isopropylacrylamide)(pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), Teflon 및 Mylar 중 적어도 하나일 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고 다양한 비전도성 고분자가 전극 상에 층을 이룰 수 있다. Furthermore, according to the features of the present invention, the non-conductive polymer is sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer (Nafion), polyvinylidene fluoride (PVDF), poly(N-isopropylacrylamide) (pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide) (PNIPMAm) , poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE) ), polyvinyl chloride (PVC), Teflon, and Mylar. However, it is not limited to this and various non-conductive polymers can be layered on the electrode.

한편, 본 발명의 특징에 따르면, 비전도성 고분자층이 형성된 전극의 표면 조도는 10 nm 내지 30 nm 일 수 있다. Meanwhile, according to the features of the present invention, the surface roughness of the electrode on which the non-conductive polymer layer is formed may be 10 nm to 30 nm.

이에, 본 발명의 전기 전도도 센서 (200) 는, 전기 전도도를 이용한 눈물의 삼투압 측정을 위한 눈물 삼투압 센서로 이용될 수 있다. Accordingly, the electrical conductivity sensor 200 of the present invention can be used as a tear osmotic pressure sensor for measuring the osmotic pressure of tears using electrical conductivity.

도 3a 내지 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컨디셔닝 용액 용기를 포함하는 전기 전도도 센서 (300) 및 이의 구성들을 예시적으로 도시한 것이다.3A to 3B exemplarily illustrate an electrical conductivity sensor 300 including a conditioning solution container and its configuration according to another embodiment of the present invention.

도 3a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컨디셔닝 용액 용기 (320) 에 담지되어 제공되는 전기 전도도 센서 (300) 의 구성을 예시적으로 도시한 것이다. 이때, 컨디셔닝 용액 (310) 에 담지되는 부분은 전극 부분을 의미할 수 있다. FIG. 3A exemplarily shows the configuration of an electrical conductivity sensor 300 provided while being supported in a conditioning solution container 320 according to another embodiment of the present invention. At this time, the part supported in the conditioning solution 310 may refer to the electrode part.

도 3b의 (a)는 도 1b의 실선과 같이 전기 전도도 측정값의 편차 큰 전기 전도도 센서의 전극 표면 (131, 132) 을 예시적으로 도시한 것이다. 도 3b (a)와 같이 표면 조도가 큰 전극 표면 (131, 132) 에 도 3b의 (b)와 같이 컨디셔닝 용액이 층 (310') 을 이루게 되면, 표면 조도가 작고 일정한 전극 표면을 수득할 수 있으며, 이로 인해 임피던스 측정 시점으로부터 10초 이내의 20~30%에 달했던 편차 (도 1b의 실선)가 5% 이내의 편차 (도 1b의 점선)로 줄어들 수 있다 (도 1b 참조). 나아가, 이를 통해 분극 현상이 줄어들 수 있다. (a) of FIG. 3B exemplarily illustrates the electrode surfaces 131 and 132 of the electrical conductivity sensor where the deviation of the electrical conductivity measurement value is large, as shown by the solid line in FIG. 1B. When the conditioning solution forms a layer 310' as shown in Figure 3b (b) on the electrode surfaces 131 and 132 with high surface roughness as shown in Figure 3b (a), an electrode surface with small surface roughness and constant consistency can be obtained. As a result, the deviation that reached 20-30% within 10 seconds from the time of impedance measurement (solid line in Figure 1b) can be reduced to a deviation within 5% (dotted line in Figure 1b) (see Figure 1b). Furthermore, this can reduce the polarization phenomenon.

이에, 도 3a에 예시적으로 도시된 전기 전도도 센서 (300) 는 컨디셔닝 용액 (310) 을 포함한 컨디셔닝 용액 용기 (320) 에 담지되어 사용자에게 제공될 수 있다. Accordingly, the electrical conductivity sensor 300 shown as an example in FIG. 3A may be provided to the user by being carried in a conditioning solution container 320 containing the conditioning solution 310.

나아가, 사용자에게 제공된 전기 전도도 센서 (300) 는, 전기 전도도를 이용한 눈물의 삼투압 측정을 위한 눈물 삼투압 센서로 이용될 수 있다. Furthermore, the electrical conductivity sensor 300 provided to the user can be used as a tear osmotic pressure sensor for measuring the osmotic pressure of tears using electrical conductivity.

도 4 내지 7는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구성요소가 추가된 전기 전도도 센서를 예시적으로 도시한 것이다. 4 to 7 exemplarily illustrate electrical conductivity sensors to which components according to various embodiments of the present invention are added.

도 4는 제1 기판의 노출된 부분 상에 분석 시료의 온도를 측정하는 온도센서 (410) 를 더 포함하는 전기 전도도 센서 (400) 를 예시적으로 도시한 것이다. FIG. 4 exemplarily shows an electrical conductivity sensor 400 that further includes a temperature sensor 410 for measuring the temperature of an analysis sample on the exposed portion of the first substrate.

본 발명의 특징에 따르면, 온도가 높아지면 전기 전도도가 증가할 수 있으므로, 전기 전도도 측정 시 온도 센서에 의해 온도에 따른 전기 전도도 수치를 보정할 수 있다. According to a feature of the present invention, electrical conductivity may increase as the temperature increases, so when measuring electrical conductivity, the electrical conductivity value according to temperature can be corrected by a temperature sensor.

도 5는 노출된 제1 전극, 제2 전극 및 제1 기판의 상부가 흡습지 (510, 510') 로 덮혀 있는 전기 전도도 센서 (500) 를 예시적으로 도시한 것이다. FIG. 5 exemplarily shows an electrical conductivity sensor 500 in which the exposed upper portions of the first electrode, second electrode, and first substrate are covered with moisture absorbent paper (510, 510').

본 발명의 특징에 따르면, 흡습지 (510, 510') 는 흡습지 내부 공간에 분석 시료를 담지할 수 있는 셀룰로오스 재질의 종이 또는 섬유, 스펀지와 같은 재료로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 다만, 분석 시료에 무반응성이며 전기 전도도에 영향을 미치지 않는 재료일 수 있다. According to the features of the present invention, the moisture absorbent paper (510, 510') may be made of a material such as cellulose paper, fiber, or sponge that can hold the analysis sample in the internal space of the moisture absorbent paper, but is not limited thereto, but It may be a material that is non-reactive to the analysis sample and does not affect electrical conductivity.

나아가, 도 5를 참조하면, 본 명세서의 흡습지는 전극과 면접하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 흡습지를 포함하는 본 명세서의 전기 전도도 센서는 흡습지를 통해 분석 시료를 담지할 수 있으며, 더 나아가 흡습지를 포함하는 구성으로 인해 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간이 형성되지 않을 수 있다. Furthermore, referring to Figure 5, the moisture absorbent paper of the present specification may be configured to face the electrode. As such, the electrical conductivity sensor of the present specification including moisture-absorbing paper can support an analysis sample through the moisture-absorbing paper, and furthermore, due to the configuration including moisture-absorbing paper, a space surrounding the first electrode and the second electrode may not be formed.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 본 발명의 전기 전도도 센서를 통한 눈물 삼투압 측정 시, 눈물과 같이 채취하기가 힘든 소량의 샘플의 경우에도 흡습지를 통해 센서 외부로 손실되지 않고, 샘플이 전극과 접할 수 있다. According to various embodiments of the present invention, when measuring tear osmotic pressure using the electrical conductivity sensor of the present invention, even a small amount of sample that is difficult to collect, such as tears, is not lost to the outside of the sensor through the moisture absorbent paper, and the sample is not in contact with the electrode. You can.

도 6에 도시된 전기 전도도 센서 (600) 는, 제2 기판 (120) 이 제1 및 제2 전극을 덮도록 구성되되, 전극에 분석 시료가 접할 수 있도록 내부에 공간이 형성되어 있다. 이때, 내부 공간 일면에 형성된 미세유체채널 (610) 이 형성된다. 모세관 작용을 위해 내부 공간의 다른 면에 다른 미세유체채널 (620, 630) 이 형성될 수 있다. The electrical conductivity sensor 600 shown in FIG. 6 is configured so that the second substrate 120 covers the first and second electrodes, and a space is formed inside so that the analysis sample can come into contact with the electrodes. At this time, a microfluidic channel 610 is formed on one side of the internal space. Other microfluidic channels 620 and 630 may be formed on different sides of the internal space for capillary action.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 본 발명의 전기 전도도 센서를 통한 눈물 삼투압 측정 시, 모세관 현상을 통해 분석 시료인 눈물 샘플은 미세유체채널 (610) 로 인입되면서, 내부 공간에 있던 공기는 다른 면의 미세유체채널 (620, 630) 로 유출되게 된다. 이를 통해, 눈물 샘플과 같은 소량의 샘플도 외부 유출없이 전극이 위치한 내부 공간으로 유입될 수 있다. According to various embodiments of the present invention, when measuring tear osmotic pressure using the electrical conductivity sensor of the present invention, the tear sample, which is an analysis sample, is introduced into the microfluidic channel 610 through capillary action, and the air in the internal space is transferred to the other side. It flows out into the microfluidic channels (620, 630). Through this, even a small amount of sample, such as a tear sample, can flow into the internal space where the electrode is located without external leakage.

도 7에 도시된 전기 전도도 센서 (700) 역시, 도 6에 도시된 전기 전 도도 센서 (600) 와 같이 미세유체채널 (710, 720, 730) 이 형성되어 있다. 이때, 제2 기판 (120) 이 제1 및 제2 전극을 덮도록 구성되어, 분석 시료는 내부 공간 일면에 형성된 미세유체채널 (710)을 통해 내부 공간으로 유입될 수 있다. The electrical conductivity sensor 700 shown in FIG. 7 also has microfluidic channels 710, 720, and 730 like the electrical conductivity sensor 600 shown in FIG. 6. At this time, the second substrate 120 is configured to cover the first and second electrodes, so that the analysis sample can flow into the internal space through the microfluidic channel 710 formed on one side of the internal space.

한편, 도 7에 도시된 전기 전도도 센서의 제2 기판은 제1 전극 및 제2 전극의 상부까지만 덮도록 구성되어 있다. 이를 통해 형성된 상부가 개방된 면은 분석 시료 채취 또는 도말 시 분석 시료가 손실될 확률을 줄여줄 수 있다. Meanwhile, the second substrate of the electrical conductivity sensor shown in FIG. 7 is configured to cover only the top of the first electrode and the second electrode. The open upper surface formed through this can reduce the probability of losing the analysis sample when collecting or smearing the analysis sample.

도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 측정 절차를 예시적으로 도시한 것이다. Figure 8 exemplarily illustrates an electrical conductivity measurement procedure according to various embodiments of the present invention.

도 8을 참조하면, 전기 전도도 측정을 위해 먼저 분석 시료를 전기 전도도 센서의 전극 부위에 도말한다 (S710). 이어서, 제1 전극 및 제2 전극의 임피던스가 측정되고 (S720), 임피던스에 기초하여 분석 시료의 전기 전도도가 결정된다 (S730). Referring to FIG. 8, to measure electrical conductivity, an analysis sample is first applied to the electrode area of the electrical conductivity sensor (S710). Next, the impedance of the first electrode and the second electrode is measured (S720), and the electrical conductivity of the analysis sample is determined based on the impedance (S730).

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 분석 시료는 눈물 또는 눈물막과 같이 적은 양의 시료일 수 있다. According to various embodiments of the present invention, the sample to be analyzed may be a small amount of sample, such as tears or tear film.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 본 발명의 전기 전도도 측정 절차에서는 눈물 삼투압 측정을 위해 분석 시료로서 눈물이 전극 부위에 도말될 수 있다. 나아가, 본 측정 절차에 사용된 전기 전도도 센서 전극의 비전도성 고분자 코팅 또는 전극 컨디셔닝을 통해 눈물과 같이 적은 양의 시료에서도 측정값의 편차가 줄어든 전기 전도도 측정값을 얻을 수 있는 효과가 있다. According to various embodiments of the present invention, in the electrical conductivity measurement procedure of the present invention, tears may be applied to the electrode area as an analysis sample to measure tear osmotic pressure. Furthermore, non-conductive polymer coating or electrode conditioning of the electrical conductivity sensor electrode used in this measurement procedure has the effect of obtaining electrical conductivity measurement values with reduced measurement deviation even in small amounts of samples such as tears.

도 9a 내지 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 센서 제조 절차를 예시적으로 도시한 것이다. 9A to 9B exemplarily illustrate procedures for manufacturing an electrical conductivity sensor according to various embodiments of the present invention.

도 9a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자층이 배치된 전극을 포함하는 전기 전도도 센서의 제조방법 절차를 예시적으로 도시한 것이다.FIG. 9A exemplarily illustrates a manufacturing method procedure of an electrical conductivity sensor including an electrode on which a non-conductive polymer layer is disposed according to various embodiments of the present invention.

도 9a를 참조하면, 전기 전도도 센서의 제조 방법은, 먼저 제1 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 서로 이격되게 배치하고 (S910), 제1 기판 위에 배치된 제2 기판이 분석 시료를 제1 전극과 제2 전극과 접하여 담을 수 있도록 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 구성한 후 (S920), 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스(ohm) 편차가 5% 이내가 되도록, 제1 전극과 제2 전극 상부에 제1 전극과 제2 전극과 대면하는 비전도성 고분자층을 배치하는 단계 (S930)로 구성된다. Referring to FIG. 9A, the method of manufacturing an electrical conductivity sensor first places a first electrode and a second electrode on a first substrate to be spaced apart from each other (S910), and the second substrate disposed on the first substrate is used to store the analysis sample. After constructing a space surrounding the first and second electrodes so that they can be in contact with the first and second electrodes (S920), the impedance (ohm) deviation within 10 seconds from the time of measuring the electrical conductivity is within 5%, It consists of disposing a non-conductive polymer layer facing the first electrode and the second electrode on top of the first electrode and the second electrode (S930).

이때, 비전도성 고분자층의 두께는, 10 nm 내지 100 μm 두께일 수 있으며, 나아가, 비전도성 고분자는, sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer(Nafion), polyvinylidene fluoride(PVDF), poly(N-isopropylacrylamide)(pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), Teflon 및 Mylar 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. At this time, the thickness of the non-conductive polymer layer may be 10 nm to 100 μm thick, and further, the non-conductive polymer may be sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer (Nafion), polyvinylidene fluoride (PVDF), poly(N-isopropylacrylamide) ( pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid (PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone It may be at least one of (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), Teflon, and Mylar, but is not limited thereto.

더 나아가, 비전도성 고분자층을 배치하는 방법은 비전도성 고분자를 전기화학증착, 스퍼터링 (sputtering), 프린팅, 화학기상증착 (chemical vapor deposition), 개시제를 이용한 화학기상증착 (initiated chemical vapor deposition), 스프레이, 딥 코팅 (dip coating) 및 졸겔 코팅 (sol-gel coating) 중 적어도 하나의 방법을 이용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Furthermore, methods for disposing the non-conductive polymer layer include electrochemical deposition, sputtering, printing, chemical vapor deposition, initiated chemical vapor deposition using an initiator, and spraying. , at least one method of dip coating and sol-gel coating may be used, but is not limited thereto.

도 9b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 컨디셔닝 용액 용기를 포함하는 전기 전도도 센서의 제조방법 절차를 예시적으로 도시한 것이다. FIG. 9B exemplarily illustrates a manufacturing method procedure of an electrical conductivity sensor including a conditioning solution container according to various embodiments of the present invention.

도 9b를 참조하면, 전기 전도도 센서의 제조 방법은, 먼저 제1 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 서로 이격되게 배치하고 (S915), 제1 기판 상에 제2 기판을 배치하되 제2 기판은 분석 시료를 제1 전극과 제2 전극과 접하여 담을 수 있도록 상기 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 구성하는 한 후 (S925), 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스(ohm) 편차가 5% 이내가 되도록, 제1 전극과 제2 전극을 컨디셔닝 용액이 담긴 컨디셔닝 용액 용기에 침지하는 단계 (S935)로 구성된다. Referring to FIG. 9B, the method of manufacturing an electrical conductivity sensor first arranges a first electrode and a second electrode on a first substrate to be spaced apart from each other (S915), and arranges a second substrate on the first substrate, with the second electrode disposed on the first substrate. After forming a space surrounding the first and second electrodes so that the substrate can contain the analysis sample in contact with the first and second electrodes (S925), the impedance (ohm) within 10 seconds from the time of measuring the electrical conductivity It consists of immersing the first electrode and the second electrode in a conditioning solution container containing a conditioning solution so that the deviation is within 5% (S935).

이때 컨디셔닝 용액은, pH 4 내지 9 및 삼투압 0 내지 400 mOsm 사이의 조성물로서, 시중에서 판매 중인 인공눈물(점안액)에 포함된 증류수, 염화나트륨, 히알루론산 나트륨, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에데트산 나트륨 수화물, 염화칼륨, 염산, 수산화나트륨 및 염화마그네슘 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. At this time, the conditioning solution is a composition with a pH of 4 to 9 and an osmotic pressure of 0 to 400 mOsm, and is composed of distilled water, sodium chloride, sodium hyaluronate, carboxymethyl cellulose, sodium edetate hydrate, and potassium chloride contained in commercially available artificial tears (eye drops). , may include at least one of hydrochloric acid, sodium hydroxide, and magnesium chloride, but is not limited thereto.

나아가, 컨디셔닝 용액은 보존제(방부제)로서 벤조산, 벤조산나트륨, 파라옥시벤조사메틸, 파라옥시벤조산에틸, 파라옥시벤조산프로필, 파라옥시벤조산부틸, 소르빈산, 소르빈산칼륨, 소르빈산나트륨, 클로로부탄올, 염화벤잘코늄, 염화벤제토늄, 페놀, 크레솔, 클로로크레솔을 더 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Furthermore, the conditioning solution contains benzoic acid, sodium benzoate, paraoxybenzomethyl, ethyl paraoxybenzoate, propyl paraoxybenzoate, butyl paraoxybenzoate, sorbic acid, potassium sorbate, sodium sorbate, chlorobutanol, and benzalkonium chloride as preservatives. , benzethonium chloride, phenol, cresol, and chlorocresol may be further included, but are not limited thereto.

<본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 센서에 대한 평가><Evaluation of electrical conductivity sensors according to various embodiments of the present invention>

도 10a 내지 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 컨디셔닝된 전기 전도도 센서의 성능 평가 결과를 도시한 것이다.10A to 10B show performance evaluation results of conditioned electrical conductivity sensors according to various embodiments of the present invention.

도 10a 는 컨디셔닝을 하지 않은 전기 전도도 센서의 표준곡선을 나타낸 것으로서, 표준곡선의 직선성이 낮게 나타났다 (결정계수 (R2) 값 = 0.87). Figure 10a shows the standard curve of the electrical conductivity sensor without conditioning, and the linearity of the standard curve was found to be low (coefficient of determination (R 2 ) value = 0.87).

반면에, 도 10b 는 컨디셔닝 용액이 포함된 컨디셔닝 용액 용기에 담지된 전기 전도도 센서를 생리식염수 표준용액으로 교정했을 때의 표준곡선을 나타낸 것으로서, 컨디셔닝 용액이 포함된 컨디셔닝 용액 용기에 담지된 전기 전도도 센서를 생리식염수 표준용액으로 교정했을 때의 표준곡선의 직선성은 표준 곡선으로 적합한 수치를 보여주었다 (결정계수 (R2) 값 = 0.98). On the other hand, Figure 10b shows a standard curve when the electrical conductivity sensor carried in a conditioning solution container containing a conditioning solution was calibrated with a physiological saline standard solution, and shows the electrical conductivity sensor carried in a conditioning solution container containing a conditioning solution. The linearity of the standard curve when corrected with a physiological saline standard solution showed a value suitable as a standard curve (coefficient of determination (R 2 ) value = 0.98).

즉, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 컨디셔닝된 전기 전도도 센서는 신뢰도가 높은 전기 전도도 값을 개시한다는 것을 의미할 수 있다. That is, this may mean that the conditioned electrical conductivity sensor according to various embodiments of the present invention discloses a highly reliable electrical conductivity value.

<본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 센서의 표면 조도><Surface roughness of electrical conductivity sensors according to various embodiments of the present invention>

도 11a 내지 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자층이 배치된 전극 표면의 확대 이미지를 도시한 것이다. 11A to 11B show enlarged images of the electrode surface on which the non-conductive polymer layer is disposed according to various embodiments of the present invention.

도 11a는 시중에서 판매되고 있는 비전도성 고분자인 PVDF로 코팅된 전극을 주사 전자 현미경 (SEM)으로 촬영한 사진이다. 도 11a의 A의 해상도는 1 mm 이며, B는 500 μm, C는 50 μm, D는 2 μm, E는 5 μm, F는 1 μm의 해상도를 나타낸다. Figure 11a is a photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) of an electrode coated with PVDF, a commercially available non-conductive polymer. The resolution of A in Figure 11a is 1 mm, B is 500 μm, C is 50 μm, D is 2 μm, E is 5 μm, and F is 1 μm.

도 11b는 전극 표면에 전극과 대면하여 비전도성 고분자인 Nafion(sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer)으로 층을 형성한 후, 이를 주사 전자 현미경 (SEM)으로 촬영한 사진이다. 도 11b의 A의 해상도는 1 mm 이며, B는 500 μm, C는 50 μm, D는 10 μm, E는 5 μm, F는 2 μm의 해상도를 나타낸다. Figure 11b is a photograph taken with a scanning electron microscope (SEM) after forming a layer of Nafion (sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer), a non-conductive polymer, on the electrode surface facing the electrode. The resolution of A in Figure 11b is 1 mm, B is 500 μm, C is 50 μm, D is 10 μm, E is 5 μm, and F is 2 μm.

도 11b를 참조하면, 본 발명의 비전도성 고분자인 Nafion층으로 코팅된 전극 표면은 2 μm의 해상도에서도 균일한 형태를 띄고 있다 (도 11b 참조). Referring to Figure 11b, the electrode surface coated with the Nafion layer, a non-conductive polymer of the present invention, has a uniform shape even at a resolution of 2 μm (see Figure 11b).

그러나, 도 11a의 PVDF로 코팅된 전극의 1 μm의 해상도 사진을 보면, 본 발명의 Nafion층이 배치된 전극에 비해 표면 조도가 크다는 것을 알 수 있다 (도 11a 참조). However, looking at the 1 μm resolution photo of the PVDF-coated electrode in FIG. 11a, it can be seen that the surface roughness is greater than that of the electrode on which the Nafion layer of the present invention is disposed (see FIG. 11a).

도 12a 내지 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자층이 배치되지 않은 전극 표면 또는 비전도성 고분자층이 배치된 전극 표면에 대해 원자힘 현미경으로 표면 조도를 측정한 결과를 도시한 것이다. Figures 12a and 12b show the results of measuring surface roughness using an atomic force microscope for an electrode surface on which a non-conductive polymer layer is not disposed or on an electrode surface on which a non-conductive polymer layer is disposed according to various embodiments of the present invention.

도 12a의 (a) 는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자층이 배치되지 않은 전극 표면에 대해 원자힘 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)으로 표면 조도를 측정한 결과를 나타내고, 도 12a의 (b)는 측정된 표면 조도의 분포를 히스토그램으로 나타낸 것이다. Figure 12a (a) shows the results of measuring the surface roughness using atomic force microscopy (AFM) on the electrode surface on which the non-conductive polymer layer is not disposed according to various embodiments of the present invention, and in Figure 12a (b) shows the distribution of measured surface roughness as a histogram.

도 12b의 (a) 는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자인 Nafion(sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer)으로 코팅된 전극 표면에 대해 원자힘 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)으로 표면 조도를 측정한 결과를 나타내고, 도 12b의 (b)는 측정된 표면 조도의 분포를 히스토그램으로 나타낸 것이다. Figure 12b (a) shows surface roughness measured using atomic force microscopy (AFM) on the electrode surface coated with Nafion (sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer), a non-conductive polymer according to various embodiments of the present invention. One result is shown, and Figure 12b (b) shows the distribution of the measured surface roughness as a histogram.

보다 상세하게는, 도 12a 내지 12b의 (a)의 좌측에 있는 막대 그래프는 표면조도에 따른 색깔 표지자(indicator)를 나타낸 것으로서, 도 12a 내지 12b의 (a)의 좌측에 있는 전술한 막대 그래프에서 표면 조도는 약 -125 nm 내지 200 nm의 범위 내이며, 표면 높이가 낮을수록 음수로 작아지며 색깔로는 어두운 검은색을 나타내고, 표면 높이가 높을수록 양수로 커지며 색깔로는 밝은 흰색을 나타낸다. 한편, 전술한 막대 그래프에서 표면 조도 '0'은 코팅된 전극 표면의 평균 높이를 의미한다. More specifically, the bar graph on the left of (a) of FIGS. 12A to 12B shows a color indicator according to surface roughness, and in the above-described bar graph on the left of (a) of FIGS. 12A to 12B, The surface roughness is in the range of about -125 nm to 200 nm, and the lower the surface height, the smaller the negative number, and the color is dark black. The higher the surface height, the higher the surface roughness is the positive number, and the color is bright white. Meanwhile, in the above-described bar graph, surface roughness '0' means the average height of the coated electrode surface.

나아가, 도 12a 내지 12b의 (a)의 우측 도면은 원자힘 현미경으로 측정한 가로 세로 100 μm2 넓이의 전극의 표면 조도를 색깔로 나타낸 것이다. Furthermore, the right drawing of Figures 12a and 12b (a) shows the surface roughness of an electrode measuring 100 μm 2 in color using an atomic force microscope.

더 나아가, 도 12a 내지 12b의 (b)는 표면 조도의 분포를 히스토그램으로 나타낸 것으로서, Y축의 'pxl'은 pixel(픽셀, 지점)로 나타나는 특정 표면 조도의 개수(count)를 나타내고, X축은 표면조도를 나타낸다. Furthermore, Figures 12a to 12b (b) show the distribution of surface roughness as a histogram, where 'pxl' on the Y-axis represents the number (count) of specific surface roughness expressed in pixels (pixels, points), and the Indicates illuminance.

도 12b (b)를 참조하면, 본 발명의 비전도성 고분자인 Nafion으로 코팅된 전극 표면의 표면 조도는 평균 표면 조도 0 nm 에서 최대 분포를 나타내고, 대부분의 표면 조도는 -4 내지 12 nm 범위에 한정되는 것으로 나타났다. Referring to Figure 12b (b), the surface roughness of the electrode surface coated with Nafion, a non-conductive polymer of the present invention, shows the maximum distribution at an average surface roughness of 0 nm, and most of the surface roughness is limited to the range of -4 to 12 nm. It turned out to be possible.

그러나, 도 12a를 참조하면, 본 발명의 코팅되지 않은 전극의 표면 조도는 -30 nm에서 최대를 나타내고, 표면 조도 약 -130 내지 100 nm 범위의 표면 조도를 나타낸다. 이를 통해, 도 12a의 비전도성 고분자로 코팅된 전극에 비해 표면 조도가 크다는 것을 알 수 있다. 나아가, 코팅된 비전도성 고분자층의 두께가 약 30 nm임을 알 수 있다. 그러나, 비전도성 고분자층의 두께는 이에 제한되지 않는다. However, referring to FIG. 12A, the surface roughness of the uncoated electrode of the present invention peaks at -30 nm, and the surface roughness ranges from about -130 to 100 nm. Through this, it can be seen that the surface roughness is greater than that of the electrode coated with non-conductive polymer in Figure 12a. Furthermore, it can be seen that the thickness of the coated non-conductive polymer layer is about 30 nm. However, the thickness of the non-conductive polymer layer is not limited to this.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비전도성 고분자로 코팅된 전기 전도도 센서는 표면 조도가 작은 전극을 개시한다는 것을 의미할 수 있다. 나아가, 작은 표면 조도를 가진 전극으로 인하여 전극의 임피던스 편차가 줄어들어 신뢰성 높은 전기 전도도 센서를 제공할 수 있다는 것을 의미할 수 있다. Therefore, the electrical conductivity sensor coated with a non-conductive polymer according to various embodiments of the present invention may mean that an electrode with low surface roughness is introduced. Furthermore, the impedance deviation of the electrode is reduced due to the electrode having a small surface roughness, which means that a highly reliable electrical conductivity sensor can be provided.

이에, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 전도도 센서는 제1 전극 및 제2 전극의 일단에 각각 연결되어, 임피던스를 측정하도록 구성된 임피던스 측정부, 및 임피던스 측정부에 연결되어, 임피던스를 기초로 전기 전도도를 출력하는 전기 전도도 측정 장치로 제공될 수 있다. Accordingly, the electrical conductivity sensor according to various embodiments of the present invention is connected to one end of the first electrode and the second electrode, respectively, and is connected to an impedance measuring unit configured to measure impedance, and an impedance measuring unit to measure electricity based on the impedance. It can be provided as an electrical conductivity measuring device that outputs conductivity.

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.Although embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be modified and implemented in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: 바이오 센서
110: 제1 기판
120: 제2 기판
131, 132: 제1 전극, 제2 전극
220: 비전도성 고분자층
310: 컨디셔닝 용액
310': 컨디셔닝 용액층
320: 컨디셔닝 용액 용기
410: 온도센서
510, 510': 흡습지
610, 620, 630: 미세유체채널
710, 720, 730: 미세유체채널
100, 200, 300, 400, 500, 600, 700: Biosensor
110: first substrate
120: second substrate
131, 132: first electrode, second electrode
220: Non-conductive polymer layer
310: Conditioning solution
310': conditioning solution layer
320: Conditioning solution container
410: Temperature sensor
510, 510': moisture absorbent paper
610, 620, 630: Microfluidic channel
710, 720, 730: Microfluidic channel

Claims (21)

제1 기판;
상기 제1 기판 상의 제2 기판;
상기 제1 기판 상에, 분석 시료 내의 표적 물질의 농도에 따라 상이한 임피던스를 갖는 민감성 물질로 이루어진 제1 전극; 및
상기 제1 기판 상에, 상기 제1 전극과 이격되고 도전성 물질로 이루어진 제2 전극;을 포함하며,
상기 제2 기판은 상기 제1 전극과 제2 전극을 노출하도록 구성되고,
상기 제1 전극과 제2 전극 간의 전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스 편차는 5% 이내이고,
상기 제1 전극과 제2 전극 각각은,
최상면에 상기 제1 전극과 제2 전극과 대면하는 비전도성 고분자층을 더 포함하고,
상기 비전도성 고분자층의 분석 시료와 접하는 면의 표면 조도는,
10 nm 내지 30 nm 인, 전기 전도도 센서.
first substrate;
a second substrate on the first substrate;
On the first substrate, a first electrode made of a sensitive material having different impedance depending on the concentration of the target material in the analysis sample; and
It includes a second electrode on the first substrate, spaced apart from the first electrode and made of a conductive material,
The second substrate is configured to expose the first electrode and the second electrode,
The impedance deviation within 10 seconds from the time of measuring the electrical conductivity between the first electrode and the second electrode is within 5%,
Each of the first electrode and the second electrode,
It further includes a non-conductive polymer layer on the top surface facing the first and second electrodes,
The surface roughness of the surface in contact with the analysis sample of the non-conductive polymer layer is,
Electrical conductivity sensor, 10 nm to 30 nm.
제1 항에 있어서,
상기 제2 기판은, 분석 시료가 담길 수 있도록 상기 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 가지도록 구성되는, 전기 전도도 센서.
According to claim 1,
The second substrate is configured to have a space surrounding the first electrode and the second electrode so that an analysis sample can be contained.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 비전도성 고분자층의 두께는, 10 nm 내지 100 μm 두께인 것인, 전기 전도도 센서.
According to claim 1,
The thickness of the non-conductive polymer layer is 10 nm to 100 μm thick, an electrical conductivity sensor.
제1 항에 있어서,
상기 비전도성 고분자는, sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer(Nafion), polyvinylidene fluoride(PVDF), poly(N-isopropylacrylamide)(pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), Teflon, 및 Mylar 중 적어도 하나인 것인, 전기 전도도 센서.
According to claim 1,
The non-conductive polymer includes sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer (Nafion), polyvinylidene fluoride (PVDF), poly(N-isopropylacrylamide) (pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide) (PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone) (PVP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate (PMA), phosphino-carboxylic acid (PCA), polybutylene (PB), poly(ethylene oxide) (PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), Teflon , and Mylar, an electrical conductivity sensor.
삭제delete 제1 항에 있어서,
컨디셔닝 용액 용기를 더 포함하고,
컨디셔닝 용액 용기는, 제1 전극 및 제2 전극을 컨디셔닝 용액에 수용하도록 구성된, 전기 전도도 센서.
According to claim 1,
further comprising a conditioning solution container,
An electrical conductivity sensor, wherein the conditioning solution container is configured to contain the first electrode and the second electrode in the conditioning solution.
제7 항에 있어서,
상기 컨디셔닝 용액은, pH 4 내지 9, 삼투압 0 내지 400 mOsm 사이의 조성물이며, 상기 조성물 내에 증류수, 염화나트륨, 히알루론산 나트륨, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에데트산 나트륨 수화물, 염화칼륨, 염산, 수산화나트륨 및 염화마그네슘 중 적어도 하나 및 보존제를 포함하는, 전기 전도도 센서.
According to clause 7,
The conditioning solution is a composition having a pH of 4 to 9 and an osmotic pressure of 0 to 400 mOsm, and contains distilled water, sodium chloride, sodium hyaluronate, carboxymethyl cellulose, sodium edetate hydrate, potassium chloride, hydrochloric acid, sodium hydroxide and magnesium chloride. An electrical conductivity sensor comprising at least one and a preservative.
제1 항에 있어서,
상기 제1 기판의 노출된 부분 상에 분석 시료의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는, 전기 전도도 센서.
According to claim 1,
Electrical conductivity sensor further comprising a temperature sensor for measuring the temperature of the analysis sample on the exposed portion of the first substrate.
제1 항에 있어서,
상기 노출된 상기 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 기판의 상부를 덮는 흡습지를 더 포함하는, 전기 전도도 센서.
According to claim 1,
The electrical conductivity sensor further includes moisture absorbent paper covering the exposed top of the first electrode, the second electrode, and the first substrate.
제2 항에 있어서,
상기 제2 기판은, 상기 공간의 상부를 덮도록 구성되며,
상기 분석 시료가 모세관 현상에 의해 상기 공간에 유입되도록, 상기 공간의 일면에 두 개 이상의 미세유체채널을 더 포함하는, 전기 전도도 센서.
According to clause 2,
The second substrate is configured to cover the upper part of the space,
An electrical conductivity sensor further comprising two or more microfluidic channels on one side of the space so that the analysis sample flows into the space by capillary action.
제2 항에 있어서,
상기 제2 기판은, 상기 공간의 상부를 덮도록 구성되되,
상기 제1 전극 및 제2 전극의 상부까지만 덮도록 구성되고,
상기 분석 시료가 모세관 현상에 의해 상기 공간에 유입되도록, 상기 공간의 일면이 개방되고,
상기 공간의 다른 일면에 또 다른 미세유체채널을 더 포함하는, 전기 전도도 센서.
According to clause 2,
The second substrate is configured to cover the upper part of the space,
Configured to cover only the top of the first electrode and the second electrode,
One side of the space is open so that the analysis sample flows into the space by capillary action,
An electrical conductivity sensor further comprising another microfluidic channel on another side of the space.
제1 항에 있어서,
상기 제1 전극 또는 제2 전극은, 탄소 전극인 것을 더 포함하는, 전기 전도도 센서.
According to claim 1,
The electrical conductivity sensor further includes that the first electrode or the second electrode is a carbon electrode.
분석 시료를,제1 항, 제2 항, 제4 항, 제5 항, 제7 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 전도도 센서에 배치하는 단계,
상기 제1 전극 및 제2 전극의 임피던스를 측정하는 단계, 및
상기 임피던스에 기초하여 상기 분석 시료의 전기 전도도를 결정하는 단계를 포함하는, 전기 전도도 측정 방법.
Placing the analysis sample on the electrical conductivity sensor according to any one of claims 1, 2, 4, 5, 7 to 13,
measuring the impedance of the first electrode and the second electrode, and
A method of measuring electrical conductivity, comprising determining the electrical conductivity of the analysis sample based on the impedance.
제1 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 배치하되 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 이격되게 배치하는 단계,
상기 제1 기판 상에 제2 기판을 배치하되 상기 제2 기판은 분석 시료를 상기 제1 전극과 제2 전극과 접하여 담을 수 있도록 상기 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 구성하는 단계, 및
전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스(ohm) 편차가 5% 이내가 되도록, 상기 제1 전극과 제2 전극 상부에 상기 제1 전극과 제2 전극과 대면하는 비전도성 고분자층을 배치하는 단계를 포함하고,
상기 비전도성 고분자층의 분석 시료와 접하는 면의 표면 조도는,
10 nm 내지 30 nm인 것인, 전기 전도도 센서의 제조 방법.
Arranging a first electrode and a second electrode on a first substrate, wherein the second electrode is spaced apart from the first electrode,
Placing a second substrate on the first substrate, wherein the second substrate forms a space surrounding the first electrode and the second electrode so that the analysis sample can be contained in contact with the first electrode and the second electrode, and
Placing a non-conductive polymer layer facing the first and second electrodes on top of the first and second electrodes so that the impedance (ohm) deviation within 10 seconds from the time of measuring the electrical conductivity is within 5%. Including,
The surface roughness of the surface in contact with the analysis sample of the non-conductive polymer layer is,
A method of manufacturing an electrical conductivity sensor, which is 10 nm to 30 nm.
제15 항에 있어서,
상기 비전도성 고분자층의 두께는, 10 nm 내지 100 μm 두께인 것인, 전기 전도도 센서의 제조 방법.
According to claim 15,
A method of manufacturing an electrical conductivity sensor, wherein the thickness of the non-conductive polymer layer is 10 nm to 100 μm thick.
제15 항에 있어서,
상기 비전도성 고분자는, sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer(Nafion), polyvinylidene fluoride(PVDF), poly(N-isopropylacrylamide)(pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide)(PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone)(PVP), polytetrafluoroethylene(PTFE), polypropylene(PP), polystyrene(PS), polycarbonate(PC), poly(methyl methacrylate)(PMMA), Poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate)(PMA), phosphino-carboxylic acid(PCA), polybutylene(PB), poly(ethylene oxide)(PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene(PE), polyvinyl chloride(PVC), Teflon 및 Mylar 중 적어도 하나인 것인, 전기 전도도 센서의 제조 방법.
According to claim 15,
The non-conductive polymer includes sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer (Nafion), polyvinylidene fluoride (PVDF), poly(N-isopropylacrylamide) (pnipam), poly(N-isopropylmethacrylamide) (PNIPMAm), poly(vinylpolypyrrolidone) (PVP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), poly(methyl methacrylate) (PMMA), poly(hydroxyethyl methacrylate)(polyHEA), poly(vinyl acetate)(PVAc), poly(methyl methacrylate (PMA), phosphino-carboxylic acid (PCA), polybutylene (PB), poly(ethylene oxide) (PEO), polyethersulfone (PES), Nylon 66, polynorbornene, polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), Teflon And a method of manufacturing an electrical conductivity sensor, which is at least one of Mylar.
제15 항에 있어서,
상기 비전도성 고분자층을 배치하는 방법은, 비전도성 고분자를 전기화학증착, 스퍼터링 (sputtering), 프린팅, 화학기상증착 (chemical vapor deposition), 개시제를 이용한 화학기상증착 (initiated chemical vapor deposition), 스프레이, 딥 코팅 (dip coating) 및 졸겔 코팅 (sol-gel coating) 중 적어도 하나의 방법을 이용하는 것인, 전기 전도도 센서의 제조 방법.
According to claim 15,
Methods for disposing the non-conductive polymer layer include electrochemical deposition, sputtering, printing, chemical vapor deposition, initiated chemical vapor deposition using an initiator, spraying, A method of manufacturing an electrical conductivity sensor, which uses at least one method of dip coating and sol-gel coating.
제1 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 배치하되 상기 제2 전극은 상기 제1 전극과 이격되게 배치하는 단계,
상기 제1 기판 상에 제2 기판을 배치하되 상기 제2 기판은 분석 시료를 상기 제1 전극과 제2 전극과 접하여 담을 수 있도록 상기 제1 전극과 제2 전극을 둘러싼 공간을 구성하는 단계,
전기 전도도 측정 시점으로부터 10초 이내의 임피던스(ohm) 편차가 5% 이내가 되도록,
상기 제1 전극과 제2 전극 상부에 상기 제1 전극과 제2 전극과 대면하는 비전도성 고분자층을 배치하는 단계, 및
상기 제1 전극과 제2 전극을 컨디셔닝 용액이 담긴 컨디셔닝 용액 용기에 침지하는 단계를 포함하고,
상기 비전도성 고분자층의 분석 시료와 접하는 면의 표면 조도는,
10 nm 내지 30 nm 인, 전기 전도도 센서의 제조 방법.
Arranging a first electrode and a second electrode on a first substrate, wherein the second electrode is spaced apart from the first electrode,
Placing a second substrate on the first substrate, wherein the second substrate forms a space surrounding the first electrode and the second electrode so that the analysis sample can be contained in contact with the first electrode and the second electrode,
Ensure that the impedance (ohm) deviation within 10 seconds from the time of measuring electrical conductivity is within 5%,
Disposing a non-conductive polymer layer facing the first and second electrodes on top of the first and second electrodes, and
A step of immersing the first electrode and the second electrode in a conditioning solution container containing a conditioning solution,
The surface roughness of the surface in contact with the analysis sample of the non-conductive polymer layer is,
Method for manufacturing an electrical conductivity sensor, 10 nm to 30 nm.
제19 항에 있어서,
상기 컨디셔닝 용액은, pH 4 내지 9, 삼투압 0 내지 400 mOsm 사이의 조성물이며, 상기 조성물 내에 증류수, 염화나트륨, 히알루론산 나트륨, 카르복시메틸 셀룰로오스, 에데트산 나트륨 수화물, 염화칼륨, 염산, 수산화나트륨 및 염화마그네슘 중 적어도 하나 및 보존제를 포함하는, 전기 전도도 센서의 제조 방법.
According to clause 19,
The conditioning solution is a composition having a pH of 4 to 9 and an osmotic pressure of 0 to 400 mOsm, and contains distilled water, sodium chloride, sodium hyaluronate, carboxymethyl cellulose, sodium edetate hydrate, potassium chloride, hydrochloric acid, sodium hydroxide and magnesium chloride. A method of manufacturing an electrical conductivity sensor, comprising at least one and a preservative.
제1 항, 제2 항, 제4 항, 제5 항, 제7 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 기재된 전기 전도도 센서;
상기 전기 전도도 센서의 제1 전극 및 제2 전극의 일단에 각각 연결되어, 임피던스를 측정하도록 구성된 임피던스 측정부, 및
상기 임피던스 측정부에 연결되어, 상기 임피던스를 기초로 전기 전도도를 출력하도록 구성된 출력부를 포함하는, 전기 전도도 측정 장치.
The electrical conductivity sensor according to any one of claims 1, 2, 4, 5, 7 to 13;
An impedance measuring unit connected to one end of the first electrode and the second electrode of the electrical conductivity sensor, respectively, and configured to measure impedance, and
An electrical conductivity measuring device comprising an output unit connected to the impedance measuring unit and configured to output electrical conductivity based on the impedance.
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