KR20200084678A - 글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서 - Google Patents

글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서 Download PDF

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KR20200084678A
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glucose sensing
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권혜림
이영근
조수호
최병진
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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극은 기판, 기판 상에 배치된 도전층, 도전층 상에 배치되고, 전도성 고분자 및 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층 및 전자 수송층 상에 배치된 글루코스 반응층을 포함한다. 글루코스 센서의 측정 속도를 향상시킬 수 있다.

Description

글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서{GLUCOSE SENSING ELECTRODE, METHOD OF MAUFACTURING THE SAME AND GLUCOSE SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 글루코스 농도를 측정하는 글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서에 관한 것이다.
글루코스(glucose)는 대부분 유기체의 광범위한 영양 공급원이며, 에너지 공급, 탄소 저장, 생합성 및 탄소 골격 및 세포벽 형성의 기초적인 역할을 수행하는 성분으로서, 전위차 또는 전류 측정을 통해 글루코스의 농도를 측정하는 글루코스 센서에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.
글루코스 센서에 대한 대부분의 연구들은 예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-1107506호에 개시된 바와 같이, 글루코스의 글루코노락톤 (gluconolactone)으로의 산화를 촉진하는 글루코스 산화 효소(glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소와 같은 효소의 고정에 기반을 두고 있다.
글루코스 센서의 사용 시, 기준 전극과 작업 전극의 전위차를 조정하기 위해 블랭크(blank)를 측정하는 과정이 필요하다. 종래의 카본 페이스트를 사용하는 작업 전극에 있어서는, 블랭크의 측정 시간이 길어지는 문제가 있다. 따라서, 블랭크 측정 시간을 단축하는 기술의 연구개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1107506호
본 발명의 일 과제는 신속도가 향상된 글루코스 센싱 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 신속도가 향상된 글루코스 센싱 전극의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 신속도가 향상된 글루코스 센서를 제공하는 것이다.
1. 기판; 상기 기판 상에 배치된 도전층; 상기 도전층 상에 배치되고, 전도성 고분자 및 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 상에 배치된 글루코스 반응층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
2. 위 1에 있어서, 상기 도전층은 금속층 및 금속 보호층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
3. 위 2에 있어서, 상기 금속층은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
4. 위 2에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
5. 위 1에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), poly(3,4-ethylene dioxythiophene, PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline)으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
6. 위 1에 있어서, 상기 전자 수송체는 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
7. 위 1에 있어서, 상기 글루코스 반응층은 글루코스 산화 효소(Glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소(Glucose dehydrogenase)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
8. 위 7에 있어서, 상기 글루코스 산화 효소 및 글루코스 탈수소 효소는 키토산(Chitosan)으로 고정된, 글루코스 센싱 전극.
9. 위 1에 있어서, 상기 글루코스 반응층 상에 배치된 이온 교환층을 더 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
10. 기판 상에 도전층을 형성하는 단계; 상기 도전층 상에 전도성 고분자 및 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층을 형성하는 단계; 및 상기 전자 수송층 상에 글루코스 반응층을 형성하는 단계를 포함하는, 글루코스 센싱 전극의 제조 방법.
11. 위 10에 있어서, 상기 전자 수송층을 형성하는 단계는 상기 전도성 고분자와 상기 전자 수송체의 혼합 조성물을 도포한 후 건조하여 수행되는, 글루코스 센싱 전극의 제조 방법.
12. 위 10에 있어서, 상기 전자 수송층을 형성하는 단계는 상기 전도성 고분자를 포함하는 전도성 고분자층을 형성하는 단계; 및
상기 전도성 고분자층에 상기 전자 수송체를 첨가하는 단계를 포함하는, 글루코스 센싱 전극의 제조 방법.
13. 기판; 상기 기판 상에 서로 이격되어 배치된 작업 전극 및 기준 전극을 포함하며, 위 1의 글루코스 센싱 전극이 상기 작업 전극으로 제공되는, 글루코스 센서.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 전자 수송층으로 전도성 고분자를 사용함으로써, 글루코스 센서의 블랭크(Blank) 측정 속도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 글루코스 측정 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센서의 개략적인 도면이다.
도 2 및 도 3은 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 도면이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 기판, 기판 상에 배치된 도전층, 도전층 상에 배치되고, 전도성 고분자 및 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층 및 전자 수송층 상에 배치된 글루코스 반응층을 포함하는 글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서를 제공한다. 글루코스 센서의 측정 속도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센서의 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센서(10)는 글루코스 센싱 전극(100), 기준 전극(200), 기판(300) 및 배선(310)을 포함한다. 또한, 열감지 센서(320)를 더 포함할 수 있다.
기판(300)은 글루코스 센싱 전극(100), 기준 전극(200), 배선(310) 등이 배치되는 기재로 제공된다.
예를 들어, 기판(300)은 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름일 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다.
기판(300)의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 강도, 취급성, 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 내지 500㎛일 수 있다. 1 내지 300㎛가 바람직하고, 5 내지 200㎛가 보다 바람직하다.
예를 들면, 상기 기재 필름에는 1종 이상의 첨가제가 함유될 수 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 기재 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스 배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 기재 필름은 표면 처리될 수 있다. 예를 들면, 표면 처리는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리를 포함할 수 있다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 글루코스 센싱 전극(100)은 기판(300) 상에 도전층(110), 전자 수송층(120) 및 글루코스 반응층(130)을 포함한다. 또한, 이온 교환층(140)을 더 포함할 수 있다.
글루코스 센싱 전극(100)은 글루코스 센서(10)의 글루코스의 산화-환원 반응이 일어나는 작업 전극(working electrode)으로 제공될 수 있다. 글루코스 센싱 전극(100)은 글루코스 반응층을 구성하는 물질과 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스의 반응에 의해 발생된 전기적 신호를 감지할 수 있다. 측정 대상 물질은 인체의 땀, 체액, 혈액 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도전층(110)은 기판(300) 상에 배치된다. 도전층(110)은 글루코스의 산화-환원 반응에서 발생한 전자 또는 정공이 전달되는 통로로 제공될 수 있다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 도전층(110)은 금속층(112) 및 금속 보호층(114)을 포함할 수 있다.
금속 보호층(114)은 금속층(112)의 상면을 전체적으로 덮으며 배치될 수 있다. 예를 들면, 금속 보호층(114)은 금속층(112)과 직접 접촉하여 적층될 수 있다. 금속 보호층(114)은 글루코스 센싱 전극(100)의 산화-환원 반응으로 인해 금속층(112)이 산화-환원되는 것을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 금속층(112)은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy)이 사용될 수 있다. 금속층(112)은 Au, Ag, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy) 및 Pt 중 적어도 하나만으로 형성될 수도 있다. 상기 Au, Ag, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy) 및 Pt는 도전층(110)의 전기 전도성을 향상시키고 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 글루코스 센서(10)의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 금속 보호층(114)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속 보호층(114)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)만으로 형성될 수 있다. 상기 ITO 및 IZO는 전기 전도성을 가지면서도 화학적으로 안정하여 금속층(112)을 산화-환원 반응으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
예를 들면, 금속 보호층(114)은 금속층(112)이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 금속층(112)을 구성하는 금속 성분의 산화를 방지할 수 있다. 따라서, 금속층(112)에 의해 감지되는 전기적 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
전자 수송층(120)은 도전층(110) 상에 배치되어 도전층(110)을 덮을 수 있다. 예를 들면, 도전층(110)의 상면에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
전자 수송층(120)은 도전층(110)을 글루코스 센서(10)의 산화-환원 반응으로부터 보호할 수 있다. 또한, 상기 산화-환원 반응에서 발생한 전자 또는 정공을 도전층(110)까지 전달하는 전자/정공 수송층으로 제공될 수 있다.
전자 수송층(120)은 전도성 고분자 및 전자 수송체를 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자는 도전층(110)을 보호하는 보호층으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 전자 수송체를 수용하여 상기 전자 수송체가 산화-환원 반응을 통해 전자/정공을 수송할 때, 상기 전자/정공을 도전층(110)으로 신속히 전달할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), poly(3,4-ethylene dioxythiophene, PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline)으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, PEDOT이 사용될 수 있다.
상기 전자 수송체는 예를 들면, 글루코스 반응층(130)에서 일어나는 글루코스의 산화-환원 반응에서 발생한 전자/정공을 수용하여 산화 또는 환원되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 산화 또는 환원을 통해 전자/정공을 전달할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 전자 수송체는 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 헥사시아노철(II)산철(III)칼륨이 주성분인 청색 안료로서, 높은 산화성을 가질 수 있다. 전자 수송체로서 프러시안 블루를 도전층(110) 상에 배치할 경우 글루코스 센싱 전극(100)의 전기적 감도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 전도성 고분자와 상기 전자 수송체를 혼합한 페이스트로 전자 수송층(120)을 형성할 수 있다. 따라서, 전자 수송체를 통해 글루코스 센싱 전극(100)의 감도를 높이면서도, 도전층(110)의 부식을 방지할 수 있다.
글루코스 반응층(130)은 전자 수송층(120) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 전자 수송층(120)의 상면 상에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
글루코스 반응층(130)은 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스의 화학 반응이 일어나는 층으로 제공된다.
예시적인 실시예들에 있어서, 글루코스 반응층(130)은 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소를 포함할 수 있다.
예를 들면, 측정 대상 물질인 시료를 글루코스 센서에 주입하면, 시료에 포함되어 있는 글루코스가 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소에 의하여 산화되고, 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소는 환원된다. 이때, 전자 수송체(예를 들면, 프러시안 블루)는 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소를 산화시키고, 자신은 환원된다. 환원된 전자 수송체는 일정 전압이 가해진 전극 표면에서 전자를 잃고 전기화학적으로 다시 산화된다. 시료 내의 글루코스 농도는 전자 수송체가 산화되는 과정에서 발생되는 전류량에 비례하므로, 이 전류량을 측정함으로써 글루코스 농도를 측정할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소는 바인더를 통해 고정될 수 있다. 상기 바인더는 당분야에서 통상적으로 사용되는 바인더를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 키토산을 포함할 수 있다.
이온 교환층(140)은 글루코스 반응층(130) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 글루코스 반응층(130)의 상면 상에 직접 접촉할 수 있다.
이온 교환층(140)은 글루코스 반응층(130)을 외부의 물리력으로부터 보호할 수 있다. 또한, 글루코스 반응층(130)의 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소가 외부 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이온 교환층(140)은 측정 대상 물질 중에서 측정 대상 성분(예를 들면, 글루코스)만을 통과시킬 수 있다. 따라서, 글루코스 반응층(130)이 측정 대상 성분 외의 타 물질에 의해 변성, 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이온 교환층(140)은 글루코스를 통과시키는 것이라면, 당분야에서 통상적으로 사용되는 이온 교환막이 사용될 수 있다. 상기 이온 교환막은 퍼플루오로술폰산계 수지 등의 양이온 교환 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 이온 교환막은 나피온(Nafion)을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판(300) 상에 도전층(110)을 형성하고, 도전층(110) 상에 전자 수송층(120)을 형성하고, 전자 수송층(120) 상에 글루코스 반응층(130)을 형성함으로써, 글루코스 센싱 전극(100)을 제조할 수 있다.
도전층(110)은 기판(300) 상에 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는 금속막을 형성한 후, 이를 패터닝(patterning)하여 형성될 수 있다.
상기 패터닝은 당분야에서 통상적으로 사용되는 패터닝 공법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 포토리소그라피(photolithography)를 사용할 수 있다.
도전층(110)이 금속 보호층(114)을 더 포함할 경우, 금속층(112)을 먼저 패터닝한 후 금속 보호층(114)을 형성하거나, 상기 금속막 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 도전성 산화물막을 형성한 후, 상기 금속막과 도전성 산화물막을 함께 패터닝하여 금속층(112) 및 금속 보호층(114)을 함께 형성될 수 있다.
전자 수송층(120)은 상기 전도성 고분자 및 상기 전자 수송체를 혼합한 조성물을 도전층(110)에 도포한 후 건조하여 형성할 수 있다.
상기 도포는 당분야에서 통상적으로 사용되는 도포법이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 각종 프린팅 방법이 사용될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 전자 수송층(120)은 전도성 고분자를 포함하는 페이스트를 도전층(110) 상에 도포 후 건조하여 전도성 고분자층을 먼저 형성한 후, 상기 전도성 고분자층에 전자 수송체를 첨가하여 형성될 수 있다.
글루코스 반응층(130)은 예를 들면, 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소를 바인더와 혼합한 조성물을 전자 수송층(120) 상에 도포한 후 건조하여 형성될 수 있다.
상기 바인더는 예를 들면, 키토산을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기준 전극(200, reference electorde)은 작업 전극(글루코스 센싱 전극(100))에 대응하여 형성될 수 있다. 기준 전극(200)과 글루코스 센싱 전극(100)은 전기적으로 단절되도록 배치될 수 있다.
기준 전극(200)은 측정 시 글루코스 센싱 전극(100)에서 측정되는 전류 값 또는 전위 값에 대한 기준치를 제공할 수 있다. 기준 전극(200)의 전위 값을 기준치로 하여 글루코스 센싱 전극(100)에서 일어나는 글루코스 산화-환원 반응을 특정할 수 있다. 또한, 상기 전류 값의 기준치와 글루코스 센싱 전극(100)에서 측정되는 전류 값을 비교하여 순수하게 측정 대상 성분(예를 들면, 글루코스)에 의해 변화한 전류 량을 계산할 수 있으며, 상기 전류 량으로부터 측정 대상 성분의 농도를 도출할 수 있다.
기준 전극(200)은 글루코스 센싱 전극(100)의 도전층(110)과 실질적으로 동일한 도전층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 도전층(110) 상에 전자 수송층(120) 대신 기준 전극 물질 층이 배치될 수 있다. 예를 들면, 기준 전극(200)은 기판(300) 상에 도전층(110) 및 상기 기준 전극 물질 층이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 기준 전극 물질 층은 예를 들면, Ag/AgCl 페이스트(paste)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배선(310)은 글루코스 센싱 전극(100) 및 기준 전극(200)에 각각 연결될 수 있다. 글루코스 센싱 전극(100)에 연결된 배선(310) 및 기준 전극(200)에 연결된 배선(310)은 서로 전기적으로 이격될 수 있다. 배선(310)들은 구동 집적 회로(IC) 칩에 연결될 수 있다.
예를 들면, 배선(310)은 글루코스 센싱 전극(100)의 금속층(112)과 동일한 소재로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배선(310)은 글루코스 센싱 전극(100) 및 기준 전극(200)과 일체로 형성될 수 있다. 기판(300) 상에 금속 막을 형성하고 이를 패터닝함으로써 글루코스 센싱 전극(100) 및 배선(310)을 일체로서 동시에 형성할 수 있다.
글루코스 센싱 전극(100) 및 기준 전극(200)으로부터 측정된 전기적 신호가 배선(310)을 통해 구동 IC 칩에 전달될 수 있으며, 구동 IC 칩이 측정 대상 성분의 농도를 계산할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 글루코스 센서(10)는 온도 센서(320)를 더 포함할 수 있다. 온도 센서(320)는 배선(310)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 온도에 따른 측정 편차를 보정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 전자 수송층(120)은 탄소계 물질을 미포함할 수 있다. 예를 들면, 전자 수송층(120)은 비-탄소계일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 전자 수송층(120)이 전도성 고분자를 포함함으로써, 종래 카본 페이스트를 사용하는 경우에 비하여 블랭크 측정 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다. 예를 들면, 종래 카본 페이스트를 사용하는 경우, 블랭크의 측정에 400초 이상의 시간이 필요하였으나, 전도성 고분자를 사용할 경우, 블랭크의 측정 시간을 200초 내외로 단축시킬 수 있다. 따라서, 글루코스 센서의 측정 시간을 효과적으로 단축할 수 있다.
10: 글루코스 센서
100: 글루코스 센싱 전극 110: 도전층
120: 전자 수송층 130: 글루코스 반응층
140: 이온 교환층
200: 기준 전극
300: 기판 310: 배선
320: 온도 센서

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 도전층;
    상기 도전층 상에 배치되고, 전도성 고분자 및 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층; 및
    상기 전자 수송층 상에 배치된 글루코스 반응층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층은 금속층 및 금속 보호층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 금속층은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), poly(3,4-ethylene dioxythiophene, PEDOT) 및 폴리아닐린(polyaniline)으로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 수송체는 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 글루코스 반응층은 글루코스 산화 효소(Glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소(Glucose dehydrogenase)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 글루코스 산화 효소 및 글루코스 탈수소 효소는 키토산(Chitosan)으로 고정된, 글루코스 센싱 전극.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 글루코스 반응층 상에 배치된 이온 교환층을 더 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  10. 기판 상에 도전층을 형성하는 단계;
    상기 도전층 상에 전도성 고분자 및 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층을 형성하는 단계; 및
    상기 전자 수송층 상에 글루코스 반응층을 형성하는 단계를 포함하는, 글루코스 센싱 전극의 제조 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 전자 수송층을 형성하는 단계는 상기 전도성 고분자와 상기 전자 수송체의 혼합 조성물을 도포한 후 건조하여 수행되는, 글루코스 센싱 전극의 제조 방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 전자 수송층을 형성하는 단계는 상기 전도성 고분자를 포함하는 전도성 고분자층을 형성하는 단계; 및
    상기 전도성 고분자층에 상기 전자 수송체를 첨가하는 단계를 포함하는, 글루코스 센싱 전극의 제조 방법.
  13. 기판;
    상기 기판 상에 서로 이격되어 배치된 작업 전극 및 기준 전극을 포함하며,
    청구항 1 의 글루코스 센싱 전극이 상기 작업 전극으로 제공되는, 글루코스 센서.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101107506B1 (ko) 2011-09-08 2012-01-31 한국지질자원연구원 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022211254A1 (ko) * 2021-03-31 2022-10-06 동우화인켐 주식회사 이온 센서

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