KR20170065015A - 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법 - Google Patents

헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20170065015A
KR20170065015A KR1020160163683A KR20160163683A KR20170065015A KR 20170065015 A KR20170065015 A KR 20170065015A KR 1020160163683 A KR1020160163683 A KR 1020160163683A KR 20160163683 A KR20160163683 A KR 20160163683A KR 20170065015 A KR20170065015 A KR 20170065015A
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성기훈
정우성
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한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

본 발명은 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써, 혈액의 기본검사인 헤모글로빈 수치 측정에 활용할 수 있으며, 또한 혈색소 결핍으로 인한 질병, 즉 빈혈과 같은 질병을 진단하는데 널리 이용할 수 있다. 아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서는 전위차를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있다.

Description

헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법{Electrochemical sensor for measuring hemoglobin and method for manufacturing the same}
본 발명은 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 생체 내 존재하는 표적물질로는 금속 이온, DNA, RNA, ATP 및 단백질 등이 있다. 상기 단백질 중 헤모글로빈은 적혈구에 존재하는 철-함유 단백질로, 혈액 중 산소의 주요 운반수단으로 혈액 내에서 중요하게 작용하는 단백질이다.
한편, 상기 헤모글로빈이 결핍되면 빈혈 증상으로 이어진다. 빈혈은 그 원인이 매우 다양하며, 헤모글로빈 농도 측정은 빈혈의 원인별 분류에 사용된다. 예를 들어 철분이 부족하여 생긴 빈혈인 경우에는 이들 적혈구 지수들이 감소하고 비타민 B12 결핍이나 엽산 결핍에 의한 빈혈에서는 증가한다. 기타 수많은 원인에 의해 빈혈이 발생할 수 있는데 진단 별로 적혈구 지수들 양상이 다르므로 처음 빈혈을 감별 진단하는 데 혈색소양의 측정은 매우 중요하다.
또한, 헤모글로빈 함량은 철결핍의 민감한 지표로 이러한 지표는 철결핍으로 인한 질환의 진단 또는 정맥 내 철분요법의 효능을 모니터링하는데 사용된다.
이와 같이 헤모글로빈 함량은 여러 질환의 진단 등에 이용될 수 있으므로 혈액 내 헤모글로빈 농도를 측정하기 위해 다양한 기술이 개발되어왔다. 그 중 혈액의 모든 성분을 포함하는 전혈에 대하여 광학적 측정을 하는 전혈 분석법과 적혈구 밖으로 헤모글로빈을 용혈시킨 뒤에 측정하는 용혈분석법을 포함한다. 전혈 분석법의 예로는 다수의 파장을 이용하는 US 등록 제6,262,798호와 빛의 산란 수준 변화시에 관찰되는 검출기 감도 및 유효 광로 길이의 변경에 대한 보정을 하는 WO공개 제01/53806호가 있다. 또한, 용혈 분석법의 예로는 용혈제와 혼합된 샘플의 광학적 분석을 직접적으로 수행하기 위한 1회용 큐벳을 기재하고 있는 US 등록 제5,674,457호 등이 있다.
그러나, 상기 전혈 분석법은 용혈과정 없이 분석할 수 있다는 장점을 가지고 있지만, 혈액 내에 존재하는 다른 유형성분들에 의한 혈액의 불균일성에 크게 좌우되고, 빛이 불균일한 혈액 샘플 내의 입자들과 부딪혀서 편향되는 산랸각을 가진다는 문제점이 있다. 또한, 용혈 분석법은 헤모글로빈이 적혈구 밖으로 나온 상태에서 측정하는 것이기 때문에 비교적 정확하지만, 용혈을 위한 고가의 장비와 복잡한 시료 제법을 필요로할 뿐만 아니라, 용혈제로 사용되는 시약의 흡습성으로 인해 저장 수명이 제한되고, 건조제를 포함하는 밀폐된 포장 내에 분석기구(예를 들어, 큐벳)를 저장할 필요가 있으며, 더욱 까다로운 것은 높은 습도를 갖는 기후에서 상기 큐벳은 포장으로부터 꺼내진 후 수 분내에 사용되어야 하는 문제점이 있었다.
한편, 전기화학적 바이오센서는 그 간단성, 민감도, 선택도 및 경제성 때문에 질병의 진단, 음식의 분석, 환경의 관찰 및 분석의 분야에서 우수한 분석 기술로 발전되어 왔다. 또한, 다른 바이오센서에 비해서 그 성능의 전하 없이도 소형화를 할 수 있다는 장점이 있다. 새로운 바이오센서의 플랫폼과 전략을 이용하여 전기화학적 바이오센서의 민감도와 선택도 등을 더욱 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 탄소나노튜브(CNT, Carbon nanotube)를 이용한 바이오센서에 대한 관심이 높아지고 있다.
그러나, 상기 탄소나노튜브를 이용한 전기화학적 센서는 종래의 FET형 센서에 비해 고감도의 감지가 가능하므로 다양한 분야에서 응용되고 있지만, 각 소자마다 전기적 성질이 달라 균일한 결과를 얻을 수 없는 문제가 있었다.
미국 등록특허 제6,262,798호 PCT 공개특허 제2001-053806호 미국 등록특허 제5,674,457호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고감도 감지가 가능하여 헤모글로빈의 농도를 정확하게 측정할 수 있는 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 실시예에서,
기판;
기판상에 형성되며, 탄소성분으로 이루어진 작업전극;
기판상에 작업전극과 이격되어 형성되는 기준전극; 및
작업전극과 기준전극간의 전위차를 측정하는 측정부;를 포함하며,
상기 작업전극은 표적물질과 산화환원 반응 물질이 도포되어 있는 전기화학센서를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서,
기판상에 서로 이격되도록 작업전극 및 기준전극을 형성하는 단계;
작업전극 및 기준전극이 형성된 기판에 스페이서를 덮어 작업전극과 기준전극으로 시료가 유입되는 공간을 형성하는 단계; 및
작업전극 및 기준전극과 측정부를 연결하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써, 혈액의 기본검사인 헤모글로빈 수치 측정에 활용할 수 있으며, 또한 혈색소 결핍으로 인한 질병, 즉 빈혈과 같은 질병을 진단하는데 널리 이용할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서는 전위차를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 도시한 구성도이다.
도 2(a) 내지 도 2(f) 는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 센서로 열린회로전위를 이용하여 헤모글로빈의 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 4는 도 3에서 얻은 전압값을 이용하여 헤모글로빈의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.
도 5는 하나의 작업전극과 기준전극(SWCNT┃Ag/AgCl) 으로 동일한 농도의 헤모글로빈을 열린회로전위(open circuit potential technique)를 이용하여 두 번씩 측정하였을 때의 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 센서로 열린회로의 전위를 이용하여 헤모글로빈의 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 6에서 얻은 전압값을 이용하여 헤모글로빈의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.
도 8과 도 9는 비교예의 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서로 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 작업전극과 기준전극의 전위차를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있는 헤모글로빈 측정용 전기화학센서에 관한 것이다.
본 발명에서 "시료"란 헤모글로빈을 포함하고 있는 분석대상을 의미하고, 포유류, 바람직하게는 인간으로부터 분리된 전혈, 혈구, 혈청, 혈장, 골수액, 땀, 오줌, 눈물, 침, 피부, 점막, 모발 등의 모든 생체시료를 포함하며, 일 예로 혈액일 수 있다. 본 발명에 따른 바이오센서는 혈액을 시료로 하여 헤모글로빈 농도를 측정함으로써, 혈당측정용도로 적용될 수 있다.
본 발명에서 "단일벽 탄소나노튜브(SWCNTs; Single-Wall Carbon Nano-Tubes)"는 뛰어난 전기적, 화학적, 열적, 기계적 성질을 갖는 물질로서, 작업전극이 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어지며, 상기 작업전극의 단일벽 탄소나노튜브층은 시료의 헤모글로빈과의 감응에 따라 전자 구조와 페르미 레벨이 변화되는 반도체성과 전위 값을 전달하는 금속성을 동시에 갖는다. 작업전극의 단일벽 탄소나노튜브층은 시료의 헤모글로빈과 감응하는 기능과 헤모글로빈 감응에 따라 가변되는 전위 값을 측정부로 전달하는 기능을 동시에 갖는다.
따라서, 하나의 단일벽 탄소나노튜브층에 의하여 헤모글로빈 감응 기능과 전위 값 전달 기능을 동시에 수행할 수 있으므로, 헤모글로빈 감응 물질과 측정부 간의 전위 값을 전달하는 별도의 부재를 형성하는 공정이 생략 되고, 그에 따라 헤모글로빈 측정 센서의 제조 공정 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 일 실시예에서,
기판;
기판상에 형성되며, 탄소성분으로 이루어진 작업전극;
기판상에 작업전극과 이격되어 형성되는 기준전극; 및
작업전극과 기준전극간의 전위차를 측정하는 측정부;를 포함하는 전기화학센서를 제공한다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학센서는 외부에서의 전압 또는 전류의 공급없이 시료 내에 포함된 헤모글로빈의 산화-환원반응을 전위차법으로 시료 내에 포함된 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
보다 구체적으로, 헤모글로빈의 헴(HEME) 기에 포함된 Fe2 + 와 후술하게되는 산화환원 반응 물질과의 가역적 산화, 환원 반응에 의해 작업전극과 기준전극 사이에 전위차가 발생하기 때문에 해당 시료의 헤모글로빈의 전압을 측정할 수 있으며, 이에 대한 전압값을 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있으며, 해당 전압에 따른 헤모글로빈의 농도를 예측할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써, 혈액의 기본검사인 헤모글로빈 수치 측정에 활용할 수 있으며, 또한 혈색소 결핍으로 인한 질병, 즉 빈혈과 같은 질병을 진단하는데 널리 이용할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서는 전위차를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하여 미량의 시료 중의 헤모글로빈을 높은 정밀도로 신속하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 도시한 구성도이다. 이하, 본 발명에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)는 기판(110), 작업전극(120), 기준전극(130), 측정부(140) 및 스페이서(150)를 포함하여 구성된다.
일 실시예로, 기판(110)은 PET, 유리(glass) 등의 기판일 수 있다.
한편, 작업전극(120)은 탄소성분으로 이루어지며, 이는 탄소성분(121a)이 박막 형태로 증착된 기판상에 감광제를 이용하여 광식각 공정과 산소 플라즈마 에칭 처리에 의하여 설계된 형상으로 패터닝될 수 있다.
아울러, 기준전극(130)은 실질적으로 시료의 헤모글로빈농도에 의해 변동되지 않는 기준 전위 값을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기준전극(130)은 전위가 알려져 있는 전극, 예를 들어 Ag/AgCl 전극 또는 카본 페이스트(carbon paste) 전극 등으로 이루어질 수 있으며, 이때, 기준전극(130)에 형성되는 기준 전위 값을 측정부(140)로 전달한다.
한편, 상기 작업전극(120)은 탄소나노튜브 페이스트(carbon nanotube paste), 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)의 작업전극(120)은 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어질 수 있다. 특히, 작업전극(120)으로 시료의 헤모글로빈과 감응하여 상기 시료의 헤모글로빈의 농도에 따라 전위 값이 가변되는 단일벽 탄소나노튜브층을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 단일벽 탄소나노튜브층(SWCNT; Single-Wall Carbon Nano Tubes)은 뛰어난 전기적, 화학적, 열적, 기계적 성질을 갖는 물질로서, 작업전극(120)의 단일벽 탄소나노튜브층은 시료의 헤모글로빈과의 감응에 따라 전자 구조와 페르미 레벨이 변화되는 반도체성과 전위 값을 전달하는 금속성을 동시에 갖는다. 작업전극(120) 은 시료의 헤모글로빈과 감응하는 기능과 상기 헤모글로빈 감응에 따라 가변되는 전위 값을 측정부(140)로 전달하는 기능을 동시에 갖을 수 있다.
즉, 작업전극(120)을 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어짐으로써 상기 헤모글로빈 감응 기능과 전위 값 전달 기능을 동시에 수행할 수 있으므로, 헤모글로빈 감응물질과 측정부(140) 간에 전위 값을 전달하는 별도의 부재를 형성하는 공정이 생략되고 그에 따라 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)의 제조 공정비용을 절감할 수 있다.
또한, 상기 탄소나노튜브층은 방해 이온에 의한 전위 측정 영향을 적게 받기 때문에, 시료의 헤모글로빈의 측정 신뢰도를 높일 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)는 헤모글로빈의 햄(HEME) 기에 포함된 Fe2 +의 가역적 산화환원반응(Reversible Redox)에 의해 형성된 상기 작업전극(120)과 기준전극(130) 사이의 전위차를 통해 헤모글로빈 농도를 측정할 수 있으며, 구체적으로, 헤모글로빈의 햄(HEME)기에 포함된 Fe2 +와 전자전달 매개체에 혼합된 Fe3 + 와의 가역적 산화, 환원 반응에 의해 두 전극 사이에 전위차가 발생하기 때문에 헤모글로빈 농도를 측정할 수 있다.
이때, 상기 산화, 환원 반응하는 물질은 전자전달 매개체로 헤모글로빈과 산화환원반응을 일으키는 것이라면 사용가능하다.
보다 구체적으로, 페리시안산(ferricyanic acid), 페로센(ferrocene), 페로센유도체, 퀴논(quinones), 퀴논유도체, 유기전도성염(organic conducting salt), 비오로겐(viologen), 헥사아민루세늄(III)클로라이드(hexaammineruthenium(III) chloride), 디메틸페로센(dimethylferrocene; DMF), 페리시니움(ferricinium), 페로센모노카르복실산(ferocene monocarboxylic acid; FCOOH), 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane; TCNQ), 테트라티아풀발렌(tetrathiafulvalene; TTF), 니켈로센(nickelocene; Nc), N-메틸아시디니움(N-methyl acidinium; NMA+), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene; TTT), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium; NMP+), 히드로퀴논(hydroquinone), 3-디메틸아미노벤조산(3-dimethylaminobenzoic acid; MBTHDMAB), 3-메틸-2-벤조티오조리논히드라존(3-methyl-2-benzothiozolinone hydrazone), 2-메톡시-4-아릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrin; AAP), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌(4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨(4-methoxynaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-tetramethyl benzidine; TMB), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린술포네이트](2,2-azino-di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o-디아니지딘(o-dianisidine), o-톨루이딘(otoluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나논(4-aminophenazone), 벤지딘(benzidine)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전자전달 매개체일 수 있다.
특정 양태로서, 헤모글로빈을 측정하기 위하여, 전자전달 매개체와 완충액에 헤모글로빈이 포함되는 전혈시료를 용해하여 혼합하고, 상기 혼합액을 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)에 도입하면 전압 또는 전류의 공급 없이도 산화환원전위가 발생한다. 이에 따라, 작업전극(120)과 기준전극(130)을 각각 측정부(전압계, 140)에 접속되어 상기 전극 사이에 발생하는 전압을 측정할 수 있다. 따라서, 측정부(전압계, 140)에서 계측한 전압을 바탕으로 시료 중의 헤모글로빈 농도를 산출할 수 있다.
한편, 완충액은 시료 첨가 후에 pH4 내지 pH8을 유지하면서 반응용기, 시료 또는 전극 등에 반응하지 않는 것이라면 제한없이 사용가능하다.
아울러, 작업전극(120)은 감응부(122)와 연결부(123)로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 감응부(122)는 기판(110)상에 시료와 접촉 가능하도록 형성되고, 시료의 헤모글로빈과 직접 감응하여 시료의 헤모글로빈농도에 따라 전위 값이 가변될 수 있다.
연결부(123)는 기판(110)상에 상기 감응부(122)와 연결되도록 형성되며, 상기 감응부(122)에서 시료의 헤모글로빈농도에 따라 가변적으로 형성된 전위 값을 측정부(140)측으로 전달할 수 있다.
측정부(140)는 직접 전위차법에 의하여, 작업전극(120)과 기준전극(130) 간의 전위 차에 따라 시료의 전압값을 측정할 수 있다. 상기 측정부(140)는 기판(110)상에 고정될 수 있으며, 또는 기판(110) 외부에 구비되어 작업전극(120)과 기준전극(130)에 전선 등에 의하여 연결될 수 있으며, 상기 작업전극(120)과 기준전극(130) 간의 전위 차에 근거하여 시료의 헤모글로빈 농도를 산출할 수 있다.
한편, 스페이서(150)는 상기 작업전극(120)과 기준전극(130)의 상부에 위치하여 시료가 유입되도록 일측에 개구(151)가 형성되며, 상기 개구(151)에 의해서, 시료가 머물 수 있는 공간이 형성될 수 있다.
일 예로, 상기 스페이서(150)는 "ㄷ"자 형태일 수 있다.
아울러, 상기 스페이서(150)의 공간을 덮는 커버부(160)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 헤모글로빈 측정용 전기화학센서(100)는 스트립형태일 수 있다.
본 발명은 일 실시예에서,
기판(110)상에 서로 이격되도록 작업전극(120) 및 기준전극(130)을 형성하는 단계;
작업전극(120) 및 기준전극(130)이 형성된 기판(110)에 스페이서(150)를 덮어 작업전극(120)과 기준전극(130)으로 시료가 유입되는 공간을 형성하는 단계; 및
작업전극(120) 및 기준전극(130)과 측정부(140)를 연결하는 단계; 를 포함하는 헤모글로빈 측정용 전기화학센서 제조방법을 제공한다.
도 2(a) 내지 도 2(h) 는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 본 발명에 따른 전기화학센서의 제조방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 탄소성분막(121a)이 형성된 기판(110)상에 작업전극(120)을 형성할 수 있다.
이때, 상기 탄소성분막(121a)은 상술한 바와 같이, 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube) 또는 그래핀(graphene)으로 이루어질 수 있으며, 특정 양태로서 단일벽 탄소나노튜브층으로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 탄소성분막(121a)은 진공 여과법(vacuum filtration method) 을 이용하여 기판(110)위에 박막 형태로 균일하게 증착될 수 있으며, 상기 탄소성분막(121a)이 형성된 기판(110)은 도 2(b) 내지 도 2(g) 에 도시된 과정을 통해 작업전극(120)으로 패텅닝될 수 있다.
도 2(b)를 참조하면, 광식각(photo-lithography) 방식으로서, 상기 탄소성분막(121a) 위에 감광성 고분자(photoresist polymer) 패턴(PR) 이 형성된다. 감광성 고분자 패턴(PR)은 작업전극(120)은 작업전극(120)의 설계된 패턴과 대응하도록 형성될 수 있다.
이어서, 감광성 고분자 패턴(PR) 이 형성된 탄소성분층(121)은 플라즈마 방식의 산소 플라즈마 에칭 처리를 수행함으로써, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 기판(110) 상에 패터닝된 탄소성분층(121)을 형성할 수 있다.
도 2(c)를 참조하면, 패터닝된 탄소성분층(121) 위에 남아있는 감광성 고분자 패턴(PR) 을 에탄올과 같은 알코올 등의 제거액을 이용하여 제거하여, 도 2(d)에 도시된 바와 같이 기판(110)상에 작업전극(120)을 형성할 수 있다.
도 2(e) 내지 2(g)를 참조하면, 기판(110)상에 기준전극(130)을 형성한다. 보다 구체적으로, 작업전극(120)과 소정간격 이격되는 위치에 기준전극(130)을 형성할 수 있으며, 기판(110)에 기준전극형상의 몰드(133)를 형성하고, 몰드(133) 내에 Ag/AgCl 페이스트(paste)를 주입하여 소성한 후 몰드(133)를 분리하여 기판(110)상에 기준전극(130)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 2(h)를 참조하면, 상기 기판(110) 상에서 상기 작업전극(120)과 기준전극(130)의 손상을 방지하기 위하여 테이프(170)를 부착되고, 상기 작업전극(120)과 기준전극(130)의 감응부(122) 사이에 공간가 형성되도록 "ㄷ"자 형의 스페이서(150)가 부착된다.
그리고, 상기 스페이서(150) 상부에 커버부(160)를 부착할 수 있다.
특정 양태로서, 상기 스페이서(150) 및 커버부(160)는 PDMS(Poly(DiMethyl-Siloxane)) 재질의 몰드로 이루어질 수 있다.
이어서, 작업전극(120)과 기준전극(130) 간의 전위차에 따라 헤모글로빈농도를 측정하도록 측정부(140)를 연결함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용전기화학센서를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
실시예 1. 시료 및 기구
단일벽 탄소나노튜브 (SWCNTs; Single-Wall Carbon Nano-Tubes)가 도포되어 있는 PET(poly(Ethylene Terephtalate) 기판은 상보에서 구입하였으며, 페리시안화 칼륨(Potassium ferricyanide Ⅲ)과 헤모글로빈(human hemoglobin)은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다.
그리고, 20×PBS 완충액(phosphate buffered saline) 바이오세상(biosesang)에서 구입하였으며, 포토레지스트 현상액인 AZ P4620 porest와 AZ 400K(1:4) 는 Clarivant Corporation에서 구입하였으며, Ag/AgCl 페이스트는 Gwent group에서 구입하였다.
또한, 라미네이팅 필름(100㎛)은 HandsKorea에서 구입하여 사용하였다.
한편, 수용액은 모두 DI water(deionized water)를 이용하여 준비하였다.
실시예 2. 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 제조
2×2cm2 크기의 단일벽 탄소나노튜브가 균일하게 증착된 기판(상보)을 준비한 후 광식각(photo-lithography)방식으로 상기 단일벽 탄소나노튜브 박막층 위에 감광성 고분자(photoresist polymer) 패턴(PR)을 형성하였다.
보다 구체적으로, 단일벽 탄소나노튜브가 증착된 기판을 소프트베이크(soft baking)한 후 365nm 로 UV(Osram)를 조사하여 리소그래피(lithography)하였다. 그리고 포토레지스트 현상액인 AZ 400K(Clarivant coporation)를 이용하여 25분동안 현상(develop)하였다.
이때, 감광성 고분자 패턴(PR)은 작업전극의 형상과 대응하도록 형성하였다.
이어서, 감광성 고분자 패턴(PR)이 형성된 단일벽 탄소나노튜브 박막층에 축전결합 플라즈마(capacitively-coupled plasma) 방식의 산소 플라즈마 에칭 처리(O2-plasma machine, 150 watt, 450초, 120mTorr)를 수행하여 기판상에 패터닝된 단일벽 탄소나노튜브층을 형성하였다.
그리고, 상기 패터닝된 단일벽 탄소나노튜브층 위에 남아있는 감광성 고분자 패턴(PR)을 에탄올로 이용하여 제거한 후 DI water로 세척하였다.
다음으로, 기판상에 기준전극을 형성하였다. 보다 구체적으로, 작업전극과 소정간격 이격되는 위치에 기준전극의 형상과 대응되도록 테이프를 이용하여 몰드를 만든 후 그 위에 Ag/AgCl 페이스트(GWENT Group)를 도포하고 오븐에 건조한 후 상기 몰드를 제거하여 기준전극을 제조하였다.
그리고, 작업전극과 기준전극은 측정기와 연결하였으며, 이는 기판상에 은 페이스트를 도포하여 전기적으로 연결하였다.
그리고 제조된 전극의 중간 부분은 가로, 세로 1cm×0.27cm의 테이프를 붙여 라미네이팅에 의한 전극 손상을 방지하였고 그 위에 바깥쪽 가로, 세로 1.5cm×1cm, 안쪽 가로, 세로 각각 1cm×0.8cm 크기의 "ㄷ"자 라미네이팅 필름(HandsKorea)을 접착시키고, 그 위에 PET 필름으로 덮개를 만들어 시료가 닿는 부분의 전극과 덮개 사이에 공간을 형성하여 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 제조하였다.
<실험예>
실험예 1. 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 이용한 헤모글로빈의 전류측정
실험예 1-1. 반응시약 및 측정기구 준비(0.5 내지 5.0g/dL의 농도)
먼저, 20×PBS 완충액(phosphate buffered saline)을 1×PBS 완충액으로 희석하였으며, 이를 탈기(degassing)하여 용매로 준비하였다.
그리고, 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 용액을 5분간 볼텍싱(voltexing)과정과 10분간의 소니케이션(sonication)을 거친후 100mM의 페리시안화 칼륨용액을 1×PBS 완충액을 이용하여 10mM 로 희석하였다.
그리고, 헤모글로빈은(Human hemoglobin)은 동결건조(lyophilization)되어 있는 결정형태를 사용하였으며, 그리고, 1시간동안 탈기(degassing)를 거친 PBS 1X 를 용매로 사용하였다. 보다 구체적으로, 상기 헤모글로빈이 5g/dl가 되도록 상기 헤모글로빈과 PBS 1X 를 혼합하고 65rpm 으로 1시간동안 교반(stirring) 하였다.
제조된 5g/dL의 헤모글로빈은 PBS 1X를 사용하여 각각 0.5g/dL, 1.0g/dL, 1.5g/dL, 2.0g/dL, 2.5g/dL, 3.0g/dL, 3.5g/dL, 4.0g/dL, 4.5g/dL로 희석하였으며, 희석액은 1분간 마일드(mild)하게 피펫팅(pipetting)하여 균일하게 섞일 수 있도록 하였다.
그리고, 10mM 로 희석된 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 용액과 각 농도별 헤모글로빈 용액을 실험 바로 전에 혼합(mixing)하였으며, 상기 10mM 의 페리시안화 칼륨 용액 10㎕와 테스트를 진행할 농도의 헤모글로빈용액 10㎕를 20초간 마일드하게 피펫팅(pipetting)하여 균일하게 섞일 수 있도록 하였다.
한편, 헤모글로빈의 농도 측정을 위한 측정기는 전기화학 분석기(electrochemical analyzer)인 CHI(CH Instruments Inc., USA)모델을 사용하여 진행하였고, 실시예에서 제조한 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ))용액과 농도별 헤모글로빈 용액은 실험 직전에 혼합하여 사용하였다.
특히, 상기 혼합액은 실험 한번당 전극에 10㎕씩 로딩(loading)하였으며, 전위차분석법(potentiometry)인 열린회로전위(open circuit potential) 기술을 이용하여 전압을 측정하였다. 그리고, 실험의 진행은 각 실험별로 하나의 전극을 재사용하여 실시하였다.
1-2. 전기화학센서 특성(Characteristics of Biosensor) 평가
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 센서로 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
보다 구체적으로, 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 10mM 용액과 각농도의 헤모글로빈 용액을 혼합한 혼합액을 본 발명의 실시예에서 제작한 헤모글로빈 측정용 센서에 로딩한 후 작업전극과 기준전극 사이에 흐르는 전압값을 열린회로 전위를 시행하여 각 농도별로 측정한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 헤모글로빈의 농도에 따라 전압값이 변하는 것을 확인할 수 있었으며, 처음 로딩(loading) 후에는 불안정한 신호를 보이지만 40초부터는 안정적인 값을 나타내는 것을 볼 수 있었다.
한편, 농도가 증가함에 따라 전압 값이 떨어지는 경향을 볼 수 있었다.
도 4는 도 3에서 얻은 전압값을 이용하여 헤모글로빈의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.
보다 구체적으로, 도 4의 60초에서의 전압값을 샘플링(sampling)하여 농도와의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다. R2 값이 0.9956으로 나타낸 것을 보아 이는 헤모글로빈의 농도와 전압 사이에 선형관계가 확실히 나타난다는 것을 알 수 있었다.
1-3. 전기화학센서의 반복성 측정
본 발명의 실시예에서 제작한 헤모글로빈 측정용 전기화학센서가 정상적인 기능을 하는지 확인하기 위하여 반복성을 테스트 하였다.
도 5는 하나의 작업전극과 기준전극(SWCNT┃Ag/AgCl) 으로 동일한 농도의 헤모글로빈을 열린회로전위(open circuit potential technique)를 이용하여 두 번씩 측정하였을 때의 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 같은 농도의 곡선이 겹쳐서 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었고, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서가 반복성이 좋다는 것을 알 수 있었다.
아울러, 하기의 표 1은 하나의 작업전극과 기준전극(SWCNT┃Ag/AgCl) 으로 동일한 농도의 헤모글로빈을 열린회로전위(open circuit potential technique)를 이용하여 5번 반복측정 하였을 때 60초에서 얻어지는 전압의 평균값과 표준편차 그리고 RSD(relative standard deviation) 값을 나타낸 표이다.
평균(V) 표준편차 RSD(%)
2.5 g/dL 0.2373 0.001502 0.633
4.0 g/dL 0.23028 0.000907 0.394
보다 구체적으로, 표 1은 2.5 g/dL와 4.0 g/dL 두 농도를 같은 전극으로 열린회로전위(open circuit potential technique) 방법으로 다섯번 측정하였을 때의 얻을 수 있는 다섯 개의 전압값과 이에 대한 평균과 표준편차 그리고 RSD 값을 수치로 나타낸 표이다.
특히, 표준편차와 RSD 값이 낮은 수치를 보여주는데, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서가 반복성이 좋다는 것을 알 수 있다.
1-4. 전기화학센서의 재현성 측정
본 발명의 실시예에서 제작한 헤모글로빈 측정용 전기화학센서의 재현성(reproducibility)을 테스트 하였다.
보다 구체적으로, 기준전극(SWCNT┃Ag/AgCl) 을 포함하는 각각의 전극 1, 2, 3을 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하였을 때의 정밀도를 확인하기 위하여 재현성 테스트를 실시하였다.
하기의 표 2, 표 3 및 표 4는 작업전극과 기준전극(SWCNT┃Ag/AgCl) 을 포함하는 각각의 전극 1, 2, 3을 이용하여 각 전극마다 1.0 g/dL, 2.0 g/dL, 3.0 g/dL의 농도를 측정하여 60초에서의 전압값을 나타내는 표이다.
농도(g/dL) 전압(Voltage, V)
1.0 0.2535
2.0 0.2428
3.0 0.2349
농도(g/dL) 전압(Voltage, V)
1.0 0.2577
2.0 0.2492
3.0 0.2421
농도(g/dL) 전압(Voltage, V)
1.0 0.2566
2.0 0.2426
3.0 0.2335
아울러, 표 5는 각각의 전극 1, 2, 3에서 얻은 1.0 g/dL, 2.0 g/dL, 3.0 g/dL 에서의 전압값의 평균과 표준편차 그리고 RSD 값을 나타내는 표이다.
평균 (V) 표준편차 RSD(%)
1.0 g/dL 0.255933 0.002178 0.851
2.0 g/dL 0.244867 0.003754 1.533
3.0 g/dL 0.236833 0.004614 1.948
표 2 내지 5를 참조하면, 전극 1, 2, 3으로 1.0 g/dL, 2.0 g/dL, 3.0 g/dL의 농도를 측정하였을 때의 전압값(표 2 내지 4)과 그에 대한 평균, 표준편차, RSD값(표 5)을 나타낸다.
특히, 표 5에서 표준편차와 RSD값이 낮은 수치를 보여주는데, 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 전기화학센서가 재현성이 좋다는 것을 알 수 있다.
실험예 2. 헤모글로빈 측정용 전기화학센서를 이용한 헤모글로빈의 전류측정(2)
실험예 2-1. 반응시약 및 측정기구 준비(10.0 내지 20.0g/dL의 농도)
페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 용액은 실시예 1-1과 동일하게 준비하였다.
다만, 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 용액을 5분간 볼텍싱(voltexing)과정과 10분간의 소니케이션(sonication)을 거친후 100mM의 페리시안화 칼륨용액을 1× PBS 완충액을 이용하여 50mM 로 희석하였다.
그리고, 헤모글로빈은 인간 유래의 표준 IFCC(International Federation of Clinical Chemistry) 샘플을 사용하였다.
20.0g/dL의 IFCC 샘플 헤모글로빈은 PBS 1X를 사용하여 각각 10.0g/dL, 12.0g/dL, 14.0g/dL, 16.0g/dL, 18.0g/dL 로 희석하였으며, 희석액은 1분간 마일드(mild)하게 피펫팅(pipetting)하여 균일하게 섞일 수 있도록 하였다.
그리고, 50mM 로 희석된 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 용액과 각 농도별 헤모글로빈 용액을 실험 바로 전에 혼합(mixing)하였으며, 상기 50mM 의 페리시안화 칼륨 용액 10㎕와 테스트를 진행할 농도의 헤모글로빈용액 10㎕를 20초간 마일드하게 피펫팅(pipetting)하여 균일하게 섞일 수 있도록 하였다.
2-2. 전기화학센서의 특성(Characteristics of Boisensor) 평가
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 따른 헤모글로빈 측정용 센서로 열린회로의 전위를 이용하여 헤모글로빈의 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
보다 구체적으로, 페리시안화 칼륨(Potassium Ferricyanide(Ⅲ)) 50mM 용액과 각 농도의 헤모글로빈 용액을 혼합한 혼합액을 본 발명의 실시예에서 제작한 헤모글로빈 측정용 센서에 로딩한 후 작업전극과 기준전극 사이에 흐르는 전압값을 열린회로 전위를 시행하여 각 농도별로 측정한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 헤모글로빈의 농도에 따라 전압값이 변하는 것을 확인할 수 있었으며, 처음 로딩(loading) 후에는 불안정한 신호를 보이지만 40초부터는 안정적인 값을 나타내는 것을 볼 수 있었다.
아울러, 표준 헤모글로빈 시약과 마찬가지로 농도가 증가함에 따라 전압 값이 떨어지는 경향을 볼 수 있었다. 이는 실시예에 따른 헤모글로빈 센서가 인공 혈액에서도 정상적으로 작동이 가능함을 보여준다.
도 7은 도 6에서 얻은 전압값을 이용하여 헤모글로빈의 농도와 전압의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다.
보다 구체적으로, 도 7의 60초에서의 전압값을 샘플링(sampling)하여 농도와의 상관관계를 나타낸 검량선(Calibration curve)이다. R2 값이 0.9934로 나타낸 것을 보아 이는 헤모글로빈의 농도와 전압 사이에 선형관계가 확실히 나타난다는 것을 알 수 있었다.
<비교예>
비교예 1. 탄소 페이스트 전극을 이용한 헤모글로빈의 전류측정
2×2cm2 크기의 기판에 탄소 페이스트(carbon paste, WONIL coporation)가 균일하게 증착하여, 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서를 제조하였다.
구체적인 전기화학센서의 제조방법은 실시예 2와 동일하다.
그리고, 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서를 이용하여 전기화학센서의 특성을 평가하였다.
도 8과 도 9는 비교예의 작업전극과 기준전극(carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서로 열린회로전위를 이용하여 각 농도별 시간에 따른 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.
도 8과 도 9는 동일한 조건에서 동일한 농도의 헤모글로빈의 전압을 측정하였으나, 서로 다른 값이 나온 것을 확인할 수 있었으며, 도 8과 도 9를 참조하면, 헤모글로빈의 농도에 대한 경향성을 찾아볼 수 없다는 것을 확인할 수 있었다.
즉, (carbon paste┃Ag/AgCl) 을 포함하는 전기화학센서는 반복성이 좋지 않다는 것을 확인할 수 있었다.
100: 헤모글로빈 측정용 전기화학센서
110: 기판
120: 작업전극 121: 탄소성분층
121a: 탄소성분막
122: 감응부 123: 연결부
130: 기준전극
132: 전극 133: 몰드
140: 측정부
150: 스페이서 151: 개구
160: 커버부
170: 테이프

Claims (13)

  1. 기판;
    기판상에 형성되며, 탄소성분으로 이루어진 작업전극;
    기판상에 작업전극과 이격되어 형성되는 기준전극; 및
    작업전극과 기준전극간의 전위차를 측정하는 측정부;를 포함하며,
    상기 작업전극은 표적물질과 산화환원 반응 물질이 도포되어 있는 전기화학센서.
  2. 제1항에 있어서,
    작업전극은
    탄소나노튜브 페이스트(carbon nanotube paste), 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학센서.
  3. 제1항에 있어서,
    기준전극은
    Ag/AgCl 전극 또는 카본 페이스트(carbon paste) 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기화학센서.
  4. 제1항에 있어서,
    전기화학센서는 헤모글로빈을 측정하는 것인 전기화학센서.
  5. 제4항에 있어서,
    측정부는
    헤모글로빈의 햄(HEME)기에 포함된 Fe2 +와 산화환원 반응 물질의 가역적 산화환원 반응에 의해 형성된 상기 작업전극과 기준전극 사이의 전위차를 측정하는 전기화학센서.
  6. 제5항에 있어서,
    Fe2+ 와 가역적 산화환원 반응을 수행하는 산화환원 반응하는 물질은
    페리시안산(ferricyanic acid), 페로센(ferrocene), 페로센유도체, 퀴논(quinones), 퀴논유도체, 유기전도성염(organic conducting salt), 비오로겐(viologen), 헥사아민루세늄(III)클로라이드(hexaammineruthenium(III) chloride), 디메틸페로센(dimethylferrocene; DMF), 페리시니움(ferricinium), 페로센모노카르복실산(ferocene monocarboxylic acid; FCOOH), 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane; TCNQ), 테트라티아풀발렌(tetrathiafulvalene; TTF), 니켈로센(nickelocene; Nc), N-메틸아시디니움(N-methyl acidinium; NMA+), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene; TTT), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium; NMP+), 히드로퀴논(hydroquinone), 3-디메틸아미노벤조산(3-dimethylaminobenzoic acid; MBTHDMAB), 3-메틸-2-벤조티오조리논히드라존(3-methyl-2-benzothiozolinone hydrazone), 2-메톡시-4-아릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrin; AAP), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌(4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨(4-methoxynaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-tetramethyl benzidine; TMB), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린술포네이트](2,2-azino-di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o-디아니지딘(o-dianisidine), o-톨루이딘(otoluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나논(4-aminophenazone), 벤지딘(benzidine)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 전자전달 매개체인 전기화학센서.
  7. 제1항에 있어서,
    작업전극 및 기준전극의 상부에 위치하며, 시료가 유입되도록 일측에 개구가 형성되는 스페이서; 및
    스페이서의 상부에서 개구를 덮는 커버부; 를 포함하는 전기화학센서.
  8. 제1항에 있어서,
    전기화학센서는 스트립형태인 것인 전기화학센서.
  9. 제1항에 있어서,
    작업전극 및 기준전극은 측정부와 와 전도성 페이스트에 의해서 연결되는 전기화학센서.
  10. 기판상에 서로 이격되도록 작업전극 및 기준전극을 형성하는 단계;
    작업전극 및 기준전극이 형성된 기판에 스페이서를 덮어 작업전극과 기준전극으로 시료가 유입되는 공간을 형성하는 단계; 및
    작업전극 및 기준전극과 측정부를 연결하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    작업전극을 형성하는 단계는
    광식각을 통하여 탄소성분막이 형성된 기판상에 감광성 고분자 패턴을 형성하는 단계;
    감광성 고분자 패턴이 형성된 상기 탄소성분막에 산소 플라즈마 에칭처리를 수행하는 단계; 및
    알코올을 이용하여 상기 감광성 고분자를 제거하여 패터닝된 탄소성분막의 패턴을 형성단계;를 포함하는 전기화학센서 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    기준전극을 형성하는 방법은
    기판에 기준전극형상의 몰드를 형성하는 단계;
    몰드 내에 Ag/AgCl 페이스트를 주입하여 소성하는 단계; 및
    몰드를 분리하는 단계; 를 포함하는 전기화학센서 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 스페이서의 상부에 커버부를 부착하는 단계를 더 포함하는 전기화학센서 제조방법.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108490050A (zh) * 2018-05-14 2018-09-04 济南大学 纳米TiB2/碳纳米管复合糊电极传感器的制备方法
CN108627557A (zh) * 2018-05-14 2018-10-09 济南大学 纳米ZrB2/碳纳米管复合糊电极传感器的制备方法
CN108645901A (zh) * 2018-05-14 2018-10-12 济南大学 一种纳米ZrN /石墨复合糊电极传感器的制备方法
CN108663422A (zh) * 2018-05-14 2018-10-16 济南大学 胆固醇氧化酶修饰TiB2复合糊电极传感器的制备方法
CN108680626A (zh) * 2018-05-14 2018-10-19 济南大学 一种黄嘌呤氧化酶修饰TiB2复合糊电极传感器的制备方法
CN108896636A (zh) * 2018-05-14 2018-11-27 济南大学 一种超氧化物歧化酶修饰氮化钒糊电极传感器的制备
CN108896362A (zh) * 2018-05-14 2018-11-27 济南大学 一种尿酸酶修饰二硼化钛复合糊电极传感器的制备方法
CN108918609A (zh) * 2018-05-14 2018-11-30 济南大学 一种纳米vn/石墨烯复合糊电极传感器的制备方法
WO2019124917A1 (ko) * 2017-12-20 2019-06-27 숙명여자대학교산학협력단 혈액 분석 장치 및 이를 이용한 혈액 분석 방법
CN110133074A (zh) * 2019-05-23 2019-08-16 上海烟草集团有限责任公司 一种电极、电化学传感器的制备方法及其应用
KR20190117411A (ko) * 2019-09-17 2019-10-16 숙명여자대학교산학협력단 혈액 분석 장치 및 이를 이용한 혈액 분석 방법
WO2020040584A1 (ko) * 2018-08-23 2020-02-27 권민상 분자센서 및 이 분자센서를 이용한 암 진단 시스템
KR20200023229A (ko) * 2018-08-23 2020-03-04 권민상 분자센서

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019124917A1 (ko) * 2017-12-20 2019-06-27 숙명여자대학교산학협력단 혈액 분석 장치 및 이를 이용한 혈액 분석 방법
KR20190074422A (ko) * 2017-12-20 2019-06-28 숙명여자대학교산학협력단 혈액 분석 장치 및 이를 이용한 혈액 분석 방법
CN108663422A (zh) * 2018-05-14 2018-10-16 济南大学 胆固醇氧化酶修饰TiB2复合糊电极传感器的制备方法
CN108490050A (zh) * 2018-05-14 2018-09-04 济南大学 纳米TiB2/碳纳米管复合糊电极传感器的制备方法
CN108680626A (zh) * 2018-05-14 2018-10-19 济南大学 一种黄嘌呤氧化酶修饰TiB2复合糊电极传感器的制备方法
CN108896636A (zh) * 2018-05-14 2018-11-27 济南大学 一种超氧化物歧化酶修饰氮化钒糊电极传感器的制备
CN108896362A (zh) * 2018-05-14 2018-11-27 济南大学 一种尿酸酶修饰二硼化钛复合糊电极传感器的制备方法
CN108918609A (zh) * 2018-05-14 2018-11-30 济南大学 一种纳米vn/石墨烯复合糊电极传感器的制备方法
CN108645901A (zh) * 2018-05-14 2018-10-12 济南大学 一种纳米ZrN /石墨复合糊电极传感器的制备方法
CN108627557A (zh) * 2018-05-14 2018-10-09 济南大学 纳米ZrB2/碳纳米管复合糊电极传感器的制备方法
WO2020040584A1 (ko) * 2018-08-23 2020-02-27 권민상 분자센서 및 이 분자센서를 이용한 암 진단 시스템
KR20200023229A (ko) * 2018-08-23 2020-03-04 권민상 분자센서
CN110133074A (zh) * 2019-05-23 2019-08-16 上海烟草集团有限责任公司 一种电极、电化学传感器的制备方法及其应用
KR20190117411A (ko) * 2019-09-17 2019-10-16 숙명여자대학교산학협력단 혈액 분석 장치 및 이를 이용한 혈액 분석 방법

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