KR20210042486A - Electrochemical biosensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20210042486A KR1020190125102A KR20190125102A KR20210042486A KR 20210042486 A KR20210042486 A KR 20210042486A KR 1020190125102 A KR1020190125102 A KR 1020190125102A KR 20190125102 A KR20190125102 A KR 20190125102A KR 20210042486 A KR20210042486 A KR 20210042486A
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신익수
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an electrochemical blood glucose sensor and to a manufacturing method thereof. According to one embodiment of the present invention, the electrochemical blood glucose sensor includes a working electrode in which an electrochemical phenomenon occurs in contact with blood. The working electrode may include: a metal substrate including stainless steel; a reaction layer comprising glucose oxidase and a first immobilizing material for immobilizing glucose oxidase by cross-linking with the glucose oxidase, respectively, and provided on the metal substrate; and a second fixing material for additionally fixing the glucose oxidase in the reaction layer, and comprising a fixing layer provided to cover the reaction layer.

Description

전기화학적 혈당센서 및 그 제조방법{Electrochemical biosensor and manufacturing method thereof}Electrochemical biosensor and manufacturing method thereof TECHNICAL FIELD

본 발명은 전기화학적 혈당센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기화학적 방법을 이용하여 혈당을 측정하는 혈당센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical blood sugar sensor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a blood sugar sensor for measuring blood sugar using an electrochemical method, and a method for manufacturing the same.

혈당 측정을 통해 당뇨병 등의 다양한 질환에 의한 건강 이상이 확인될 수 있다. 특히, 성인의 질병 사망의 주요 원인 중 하나인 당뇨병과 그로 인한 합병증 관리를 위해, 대상자의 혈당을 자주 그리고 정확히 측정 및 모니터링하는 것은 필수적이라고 할 수 있다. 이러한 혈당 측정을 위해, 분광학적 측정법과 전기화학적 방법이 주로 사용되고 있다.Health abnormalities caused by various diseases such as diabetes can be confirmed through blood sugar measurement. In particular, it can be said that it is essential to frequently and accurately measure and monitor a subject's blood sugar in order to manage diabetes and complications, which are one of the major causes of disease death in adults. For this blood glucose measurement, spectroscopic and electrochemical methods are mainly used.

분광학적 측정법은 포도당 산화효소와 과산화효소에 의한 포도당의 산화반응을 이용하는 방법으로서, 반응 후 나타나는 흡광 또는 형광의 변화를 이용해 혈당의 양을 결정한다. 전기화학적 방법은 포도당 특이적 효소를 매개로 하여 혈당의 산화 환원 반응을 유발하고 이에 비롯된 전하의 흐름을 혈당 센서에 구비된 전극으로 측정함으로써 혈당 농도를 결정한다. 특히, 분광학적 측정법에 비해, 전기화학적 방법은 혈액 내의 다른 물질들에 의해 발생하게 되는 간섭 효과가 적고, 혈당 측정 시간을 단축할 수 있으며, 기기 자체에 대한 소형화, 단순화 및 저렴화 등이 가능한 이점 등으로 인해 최근에 주로 사용되는 방법이다.Spectroscopic measurement is a method using the oxidation reaction of glucose by glucose oxidase and peroxidase, and the amount of blood glucose is determined by using the change in absorption or fluorescence that appears after the reaction. The electrochemical method induces a redox reaction of blood sugar by means of a glucose-specific enzyme, and determines the blood sugar concentration by measuring the flow of electric charges resulting from this with an electrode provided in a blood sugar sensor. In particular, compared to spectroscopic measurement, the electrochemical method has less interference effect caused by other substances in the blood, can shorten the time to measure blood glucose, and allows the device itself to be miniaturized, simplified, and inexpensive. Due to this, it is a method that is mainly used recently.

종래의 전기화학적 방법을 이용한 혈당센서(이하, “종래 센서”이라 지칭함)의 경우, 그 측정 대상 물질인 포도당에 의해 발생되는 신호에 비해 잡음(noise) 신호가 굉장히 크다는 문제점(이하, “문제점 1”이라 지칭함)이 있었다. 즉, 종래 센서를 이용하여 혈당 농도를 측정할 경우, 포도당 농도에 따라 발생되는 전류의 증가 정도에 비해 전류신호 자체의 잡음 증가 정도가 더욱 크다.In the case of a blood glucose sensor using a conventional electrochemical method (hereinafter, referred to as “conventional sensor”), the noise signal is very large compared to the signal generated by glucose, which is the substance to be measured (hereinafter, “Problem 1”). ”). That is, when the blood glucose concentration is measured using a conventional sensor, the noise increase degree of the current signal itself is greater than the increase degree of the current generated according to the glucose concentration.

또한, 종래 센서에서는 포도당의 농도가 증가함에 따라 검출되는 신호의 오차 범위도 비례하여 증가하는 문제점(이하, “문제점 2”라 지칭함)이 발생하였다. 즉, 종래 센서를 이용하여 혈당 농도를 측정할 경우, 높은 혈당에서 검출되는 신호일수록 더 큰 오차 범위가 발생한다.In addition, in the conventional sensor, as the concentration of glucose increases, the error range of the detected signal increases proportionally (hereinafter, referred to as “problem 2”). That is, when the blood sugar concentration is measured using a conventional sensor, a larger error range occurs as a signal detected at a high blood sugar level.

이러한 문제점 1 및 2 등에 따라, 종래 센서는 그 성능 편차가 15 % 내외로 매우 클 수 밖에 없었다. 더욱이, 종래 센서는 모두 전극 물질이 백금(Pt) 등의 귀금속으로 이루어짐에 따라, 그 제조 비용이 커질 수 밖에 없는 문제점(이하, “문제점 3”이라 지칭함)이 있었다.In accordance with these problems 1 and 2, the conventional sensor had to have a very large performance deviation of about 15%. Moreover, since all of the conventional sensors are made of precious metals such as platinum (Pt), there is a problem (hereinafter referred to as “problem 3”) that the manufacturing cost is inevitably increased.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 포도당 농도에 따른 전류신호에 비하여 전류신호 자체의 잡음이 적은, 즉 신호 대 잡음 비(SNR)가 큰 전기화학적 혈당센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides an electrochemical blood glucose sensor having a smaller noise of the current signal, that is, a large signal-to-noise ratio (SNR) compared to the current signal according to the glucose concentration, and a method of manufacturing the same. Its purpose is to provide.

또한, 본 발명은 포도당 농도의 증가에 따라 커지는 전류신호의 오차 범위를 줄일 수 있는 전기화학적 혈당센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an electrochemical blood glucose sensor and a method of manufacturing the same, which can reduce an error range of a current signal that increases with an increase in glucose concentration.

또한, 본 발명은 저렴한 금속을 전극으로 사용함으로써 그 제조비용을 줄일 수 있는 전기화학적 혈당센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an electrochemical blood glucose sensor and a method of manufacturing the same, which can reduce the manufacturing cost by using an inexpensive metal as an electrode.

또한, 본 발명은 간섭물질의 농도에 대한 영향을 줄여 측정 대상 물질인 포도당을 효과적으로 검출할 수 있는 전기화학적 혈당센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an electrochemical blood glucose sensor capable of effectively detecting glucose, which is a substance to be measured, by reducing the influence on the concentration of an interfering substance, and a method of manufacturing the same.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. There will be.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서는 혈액과 접촉하여 전기화학적 현상이 발생하는 작동 전극(working electrode)을 포함하되, 상기 작동 전극은, 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함하는 금속기재; 포도당 산화효소(glucose oxidase)와, 포도당 산화효소와 가교 결합(cross link)하여 포도당 산화효소를 고정(immobilizing)하는 제1 고정 물질을 각각 포함하며, 금속기재 상에 마련되는 반응층; 및 반응층의 포도당 산화효소를 추가 고정하는 제2 고정 물질을 포함하며, 반응층을 덮도록 마련된 고정층을 포함한다.An electrochemical blood glucose sensor according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes a working electrode in which an electrochemical phenomenon occurs in contact with blood, wherein the working electrode is stainless steel. steel); A reaction layer each comprising a glucose oxidase and a first immobilizing material for immobilizing glucose oxidase by cross-linking with glucose oxidase, and provided on a metal substrate; And a second fixing material for additionally fixing glucose oxidase in the reaction layer, and a fixing layer provided to cover the reaction layer.

상기 반응층 및 상기 고정층은 금속기재 상의 혈액과 접촉하는 부위에 형성될 수 있다.The reaction layer and the fixed layer may be formed on a portion of the metal substrate in contact with blood.

상기 전기화학적 현상은 반응층의 포도당 산화효소와 혈액 내의 포도당 간의 반응으로 생성된 과산화수소가 금속기재에서 공급되는 이온과 반응하는 현상일 수 있다.The electrochemical phenomenon may be a phenomenon in which hydrogen peroxide generated by a reaction between glucose oxidase in a reaction layer and glucose in blood reacts with ions supplied from a metal substrate.

상기 제2 고정 물질은 금속기재 외에 과산화수소와 반응하는 간섭물질들 중 적어도 한 종류의 간섭물질의 침투를 방지하거나 그 침투율을 줄일 수 있다.The second fixing material may prevent penetration of at least one type of interfering material among interfering materials reacting with hydrogen peroxide in addition to the metal substrate, or may reduce the penetration rate of the interfering material.

상기 작동 전극은 니들 형상 부위를 포함하며, 니들 형상 부위에 반응층 및 고정층을 구비할 수 있다.The working electrode may include a needle-shaped portion, and a reaction layer and a fixed layer may be provided on the needle-shaped portion.

상기 제1 고정 물질은 키토산(chitosan)을 포함하고, 상기 제2 고정 물질은 나피온(nafion)을 포함할 수 있다.The first fixing material may include chitosan, and the second fixing material may include nafion.

위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서는, 작동 전극에서의 전기화학적 현상에 따라 생성되는 전류의 측정을 위해 구비된 상대 전극(counter electrode); 및 작동 전극으로의 전압 인가를 위해 구비된 상대 전극인 기준 전극(reference electrode)을 더 포함하며, 혈당측정기에 삽입 가능하도록 구현될 수 있다.An electrochemical blood glucose sensor according to an embodiment of the present invention includes: a counter electrode provided for measuring a current generated according to an electrochemical phenomenon in a working electrode; And a reference electrode, which is a counter electrode provided for applying a voltage to the working electrode, and may be implemented to be inserted into a blood glucose meter.

상기 혈당측정기에서 금속기재와 기준 전극 간에 일정 크기의 전압이 인가되되 금속기재에 더 낮은 전압이 인가될 수 있다.In the blood glucose meter, a voltage of a predetermined size is applied between the metal substrate and the reference electrode, but a lower voltage may be applied to the metal substrate.

상기 일정 크기는 0.07 V 내지 0.13 V일 수 있다.The predetermined size may be from 0.07 V to 0.13 V.

위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서의 제조방법은 혈액과 접촉하여 전기화학적 현상이 발생하는 작동 전극(working electrode)을 포함하는 전기화학적 혈당센서의 제조방법으로서, 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함하는 작동 전극의 제1 구성인 금속기재를 준비하는 준비 단계; 포도당 산화효소(glucose oxidase)와, 포도당 산화효소와 가교 결합(cross link)하여 포도당 산화효소를 고정(immobilizing)하는 제1 고정 물질을 각각 포함하는 작동 전극의 제2 구성인 반응층을 금속기재 상에 형성하는 반응층 형성 단계; 반응층의 포도당 산화효소를 추가 고정하는 제2 고정 물질을 포함하는 작동 전극의 제3 구성인 고정층을 형성하되 반응층을 덮도록 형성하는 고정층 형성 단계를 포함한다.A method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor according to an embodiment of the present invention is a method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor including a working electrode in which an electrochemical phenomenon occurs in contact with blood. A preparation step of preparing a metal substrate that is a first configuration of the working electrode including ); The reaction layer, which is the second configuration of the working electrode, each comprising a glucose oxidase and a first immobilizing material for immobilizing glucose oxidase by cross-linking with glucose oxidase, is formed on a metal substrate. A step of forming a reaction layer to form a reaction layer; And a fixed layer forming step of forming a fixed layer, which is a third component of the working electrode including a second fixing material for additionally fixing glucose oxidase in the reaction layer, but covering the reaction layer.

상기 반응층 형성 단계는 혈액과 접촉하는 금속기재의 부위를 제1 고정 물질과 포도당 산화효소가 섞인 제1 용액에 침지(soaking)시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming the reaction layer may include soaking a portion of the metal substrate in contact with blood in a first solution in which the first fixing material and glucose oxidase are mixed.

상기 제1 용액은 0.12 % (v/v) 내지 0.13 % (v/v) 함량의 제1 고정 물질이 포함된 용액에 포도당 산화효소가 섞인 용액일 수 있다.The first solution may be a solution in which glucose oxidase is mixed with a solution containing a first fixing material having an amount of 0.12% (v/v) to 0.13% (v/v).

상기 고정층 형성 형성 단계는 반응층이 형성된 금속기재의 부위를 제2 고정 물질이 포함된 제2 용액에 침지시키는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the fixed layer may include immersing the portion of the metal substrate on which the reaction layer is formed in a second solution containing a second fixing material.

상기 제2 용액은 1.4 % (v/v) 내지 1.6 % (v/v) 함량의 제2 고정 물질이 포함된 용액일 수 있다.The second solution may be a solution containing a second fixing material in an amount of 1.4% (v/v) to 1.6% (v/v).

상기 전기화학적 혈당센서는 작동 전극에서의 전기화학적 현상에 따라 생성되는 전류의 측정을 위해 구비된 상대 전극(counter electrode)과, 작동 전극으로의 전압 인가를 위해 구비된 상대 전극인 기준 전극(reference electrode)을 더 포함하되, 혈당측정기에 삽입 가능하도록 구현되며, 혈당측정기에서 금속기재와 기준 전극 간에 일정 크기의 전압이 인가되되 금속기재에 더 낮은 전압이 인가될 수 있다.The electrochemical blood glucose sensor includes a counter electrode provided for measuring a current generated by an electrochemical phenomenon in the working electrode, and a reference electrode that is a counter electrode provided for applying a voltage to the working electrode. ), but is implemented to be inserted into a blood glucose meter, and a voltage of a predetermined size is applied between the metal substrate and the reference electrode in the blood glucose meter, but a lower voltage may be applied to the metal substrate.

상기 일정 크기는 0.07 V 내지 0.13 V일 수 있다.The predetermined size may be from 0.07 V to 0.13 V.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 포도당 농도에 따른 전류신호에 비하여 전류신호 자체의 잡음이 적은, 즉 신호 대 잡음 비(SNR)가 큰 이점이 있다.The present invention configured as described above has the advantage of having less noise of the current signal itself, that is, having a large signal-to-noise ratio (SNR) compared to the current signal according to the glucose concentration.

또한, 본 발명은 포도당 농도의 증가에 따라 커지는 전류신호의 오차 범위를 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of reducing the error range of the current signal, which increases as the glucose concentration increases.

또한, 본 발명은 저렴한 금속인 스테인리스 스틸을 전극으로 사용함으로써 그 제조비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of reducing the manufacturing cost by using stainless steel, which is an inexpensive metal, as an electrode.

또한, 본 발명은 간섭물질의 농도에 대한 영향을 줄이고 측정 대상 물질인 포도당의 선택성을 높여 포도당을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of being able to more effectively detect glucose by reducing the influence on the concentration of the interfering substance and increasing the selectivity of glucose, which is a substance to be measured.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)와 혈당측정기(200)를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 구성을 나타낸다.
도 3는 도 2(b)에서 작동 전극(10)의 혈액 접촉부(11)에 도시된 점선을 따라 잘라낸 단면의 다양한 예를 나타낸다.
도 4는 작동 전극(10)의 혈액 접촉부(11)에서 나타나는 전기화학적인 현상을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 작동 전극(10)의 제조공정 순서를 나타낸다.
도 6은 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 과산화수소의 농도(0 M, 10 μM, 20 μM, 30 μM)에 따른 시간대전류(chronoamperometry)의 그래프를 나타낸다.
도 7은 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 과산화수소의 농도(0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM)에 따른 시간대전류(chronoamperometry)의 그래프와, 과산화수소의 농도 별 전류 변화 그래프를 나타낸다.
도 8은 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 시간에 따른 Open Circuit Potential 그래프를 나타낸다.
도 9는 제2 경우에 대해 과산화수소가 있을 때와 없을 때를 비교한 Cyclic voltammetry 그래프를 나타낸다.
도 10은 제3 니들을 준비하는 과정을 나타낸다.
도 11은 제4 니들을 준비하는 과정을 나타낸다.
도 12 및 13은 제3 경우 및 제4 경우 각각에 대한 포도당의 농도(0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20 mM)에 따른 시간대전류(chronoamperometry)의 그래프와, 포도당 농도 별 전류 변화 그래프를 나타낸다.
도 14 및 도 15는 제3 경우 및 제4 경우 각각에 대해 서로 다른 일정 인가 전압에서 간섭물질의 농도 변화에 따른 전류 변화의 그래프를 나타낸다.
도 16 내지 도 20은 제5 경우 내지 제7 경우, 제4 경우 및 제8 경우 각각에 대해 일정 인가 전압에서 간섭물질의 농도 변화에 따른 전류 변화의 그래프를 나타낸다.
도 21 및 도 22는 제9 경우 및 제4 경우 각각에 대해 일정 인가 전압에서 간섭물질의 농도 변화에 따른 전류 변화의 그래프를 나타낸다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)에 대한 성능 분석의 실험을 위해 사용된 실험 기구를 나타낸다.
1 shows an electrochemical blood glucose sensor 100 and a blood glucose meter 200 according to an embodiment of the present invention.
2 shows the configuration of an electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention.
3 shows various examples of a cross section cut along the dotted line shown in the blood contact portion 11 of the working electrode 10 in FIG. 2(b).
4 shows an electrochemical phenomenon occurring in the blood contact portion 11 of the working electrode 10.
5 shows a manufacturing process sequence of the working electrode 10 of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention.
6 shows a graph of chronoamperometry according to the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 10 μM, 20 μM, and 30 μM) for each of the first and second cases.
7 is a graph of chronoamperometry according to the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM) for each of the first and second cases, and hydrogen peroxide. Shows the graph of current change by concentration of.
8 shows an open circuit potential graph over time for each of the first and second cases.
9 shows a cyclic voltammetry graph comparing the presence and absence of hydrogen peroxide for the second case.
10 shows a process of preparing a third needle.
11 shows a process of preparing a fourth needle.
12 and 13 are graphs of chronoamperometry according to the concentration of glucose (0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20 mM) for each of the third and fourth cases. , Shows a graph of current change by glucose concentration.
14 and 15 show graphs of changes in current according to a change in concentration of an interfering substance at different constant applied voltages for each of the third and fourth cases.
16 to 20 show graphs of changes in current according to a change in concentration of an interfering substance at a constant applied voltage for each of the fifth to seventh cases, the fourth case, and the eighth case.
21 and 22 show graphs of current change according to a change in concentration of an interfering substance at a constant applied voltage for each of the ninth and fourth cases.
23 shows an experimental apparatus used for an experiment of performance analysis of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The above objects and means of the present invention and effects thereof will become more apparent through the following detailed description in connection with the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains to facilitate the technical idea of the present invention. I will be able to do it. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", “구비하다”, “마련하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form in some cases unless specifically stated in the phrase. In the present specification, terms such as "include", "include", "to prepare" or "have" do not exclude the presence or addition of one or more other elements other than the mentioned elements.

본 명세서에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 용어는 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “또는 B”“및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.In the present specification, terms such as “or” and “at least one” may represent one of words listed together, or a combination of two or more. For example, “or B” “at least one of “and B” may include only one of A or B, and may include both A and B.

본 명세서에서, “예를 들어” 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.In this specification, the description following “for example” may not exactly match the information presented, such as the recited characteristic, variable, or value, and tolerances, measurement errors, limitations of measurement accuracy, and other commonly known factors. It should not be limited to the embodiments of the invention according to the various embodiments of the present invention to effects such as modifications, including.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어’ 있다거나 '접속되어' 있다고 기재된 경우, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성 요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.In the present specification, when a component is described as being'connected' or'connected' to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components exist in the middle. It should be understood that it may be possible. On the other hand, when a component is referred to as being'directly connected' or'directly connected' to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '~사이에'와 '직접 ~사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.In the present specification, when a component is described as being'on' or'adjacent' of another component, it may be directly in contact with or connected to another component, but another component exists in the middle. It should be understood that it is possible. On the other hand, when a component is described as being'directly above' or'directly' of another component, it may be understood that another component does not exist in the middle. Other expressions describing the relationship between elements, for example,'between' and'directly,' can be interpreted as well.

본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.In the present specification, terms such as'first' and'second' may be used to describe various elements, but the corresponding elements should not be limited by the above terms. In addition, the terms above should not be interpreted as limiting the order of each component, and may be used for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, the'first element' may be named'second element', and similarly, the'second element' may also be named'first element'.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)와 혈당측정기(200)를 나타낸다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 구성을 나타낸다. 즉, 도 2(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 외부를 간략히 나타내고, 도 2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 내부를 간략히 나타낸다. 1 shows an electrochemical blood glucose sensor 100 and a blood glucose meter 200 according to an embodiment of the present invention. In addition, Figure 2 shows the configuration of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention. That is, Figure 2 (a) briefly shows the outside of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 (b) is an electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention. Briefly show the inside of.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)는 전기화학적 방법을 이용하여 혈당을 측정하는 센서로서, 스트립, 검사지 등으로 다양하게 지칭될 수 있으며, 일회용 또는 연속혈당측정용 등으로 사용될 수 있다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 혈당측정기(200)의 삽입부(210)에 삽입 가능한 형태로 구성될 수 있다. The electrochemical blood sugar sensor 100 according to an embodiment of the present invention is a sensor that measures blood sugar using an electrochemical method, and may be variously referred to as a strip, a test strip, etc., and may be used for disposable or continuous blood sugar measurement. I can. The electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention may be configured to be inserted into the insertion part 210 of the blood glucose meter 200 as shown in FIG. 1.

이때, 혈당측정기(200)는 그 삽입부(210)에 삽입된 혈당센서(100)의 각종 전극(10, 20, 30)과 접촉하여 전기화학적 방법에 따른 혈당을 측정할 수 있으며, 그 결과를 표시부(220)를 통해 표시할 수 있다. 이러한 혈당측정기(200)는 다양한 형태일 수 있으며, 연속혈당측정기일 수도 있다. At this time, the blood glucose meter 200 may measure blood glucose according to an electrochemical method by contacting various electrodes 10, 20, 30 of the blood glucose sensor 100 inserted in the insertion part 210, and the result It can be displayed through the display unit 220. Such a blood glucose meter 200 may be of various types, and may be a continuous blood glucose meter.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)는 각종 전극인 작동 전극(working electrode)(10), 상대 전극(counter electrode)(20) 및 기준 전극(reference electrode)(30)과, 혈액이 유입되는 부분인 혈액 투입부(40) 등을 포함할 수 있다. 이때, 각 전극들(10, 20, 30)은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 다만, 각 전극들(10, 20, 30)은 도 2 등에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상을 가질 수 있다. 특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 상대 전극(20)은 작동 전극(10) 보다 면적이 클 수 있다.Referring to FIG. 2, the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention includes a working electrode 10, a counter electrode 20, and a reference electrode, which are various electrodes. ) 30, and a blood input unit 40, which is a part into which blood is introduced, may be included. At this time, each of the electrodes 10, 20, 30 may be disposed to be spaced apart from each other. However, each of the electrodes 10, 20, and 30 is not limited to the shape shown in FIG. 2 or the like, and may have various shapes. In particular, as shown in FIG. 2, the counter electrode 20 may have a larger area than the working electrode 10.

작동 전극(10)은 혈액 접촉에 따른 전기화학적 현상이 발생하는 전극이다. 즉, 작동 전극(10)은 혈액과 접촉하는 혈액 접촉부(11)(도 2(b)에서 체크 무늬로 표시)를 포함한다. 다만, 도 2에 도시된 바와 달리, 작동 전극(10) 외에 상대 전극(20) 및 기준 전극(30)에도 혈액 접촉부가 포함될 수 있다.The working electrode 10 is an electrode in which an electrochemical phenomenon occurs due to blood contact. That is, the working electrode 10 includes a blood contact portion 11 (indicated by a checkered pattern in Fig. 2(b)) in contact with blood. However, unlike FIG. 2, in addition to the working electrode 10, the counter electrode 20 and the reference electrode 30 may also include a blood contact part.

도 3는 도 2(b)에서 작동 전극(10)의 혈액 접촉부(11)에 도시된 점선을 따라 잘라낸 단면의 다양한 예를 나타낸다.3 shows various examples of a cross section cut along the dotted line shown in the blood contact portion 11 of the working electrode 10 in FIG. 2(b).

도 3을 참조하면, 혈액 접촉부(11)는 금속기재(12), 반응층(13) 및 고정층(14)이 차례로 적층된 구조를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the blood contact part 11 may include a structure in which a metal substrate 12, a reaction layer 13, and a fixed layer 14 are sequentially stacked.

구체적으로, 금속기재(12)는 전도성의 금속재질로 이루어지되 스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함한다. 스테인리스 스틸에 따른 효과에 대해서는 후술하도록 한다.Specifically, the metal substrate 12 is made of a conductive metal material, but includes stainless steel. The effect of stainless steel will be described later.

반응층(13)은 혈당과 반응하는 포도당 산화효소(glucose oxidase)를 가져 화학적 반응이 발생하는 층으로서, 금속기재 상에 마련된다. 특히, 반응층(13)은 포도당 산화효소 외에도, 포도당 산화효소와 결합하여 포도당 산화효소를 고정(immobilizing)하는 제1 고정 물질을 포함한다. 이때, 제1 고정 물질은 포도당 산화효소를 1차 고정하는 물질로서, 포도당 산화효소와 가교 결합(cross link)하는 물질인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제1 고정 물질은 키토산(Chitosan) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The reaction layer 13 is a layer in which a chemical reaction occurs by having a glucose oxidase that reacts with blood sugar, and is provided on a metal substrate. In particular, the reaction layer 13 includes, in addition to glucose oxidase, a first immobilizing material that binds to glucose oxidase to immobilize glucose oxidase. In this case, the first immobilizing material is a material that primarily immobilizes glucose oxidase, and may be preferably a material that cross-links with glucose oxidase. For example, the first fixing material may include chitosan, but is not limited thereto.

고정층(14)은 반응층(13)의 포도당 산화효소를 추가 고정하는 제2 고정 물질을 포함하는 층으로서, 반응층(13) 상에서 반응층(13)을 덮도록 마련된다. 이때, 고정층(14)은 혈액 접촉부(11)에서 최상위층에 해당할 수 있다. 특히, 제2 고정 물질은 포도당 산화효소를 2차 고정하는 물질로서, 소정의 점착성을 가지는 물질인 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제2 고정 물질은 나피온(Nafion) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The fixing layer 14 is a layer including a second fixing material that further fixes the glucose oxidase of the reaction layer 13 and is provided on the reaction layer 13 to cover the reaction layer 13. In this case, the pinned layer 14 may correspond to the uppermost layer in the blood contact portion 11. In particular, the second immobilizing material is a material that secondaryly immobilizes glucose oxidase, and may be preferably a material having a predetermined adhesiveness. For example, the second fixing material may include Nafion, but is not limited thereto.

즉, 본 발명은 반응층(13)의 제1 고정 물질의 가교 결합에 의한 1차 고정 외에도, 추가적으로 반응층(13)을 덮는 고정층(14)의 제2 고정 물질에 의한 2차 고정이 가능한 구조를 가짐으로써, 포도당 산화효소에 대한 고정 정도를 크게 향상시킬 수 있다.That is, in the present invention, in addition to the primary fixing by cross-linking of the first fixing material of the reaction layer 13, the structure in which the secondary fixing by the second fixing material of the fixing layer 14 covering the reaction layer 13 is additionally possible. By having a, the degree of fixation to glucose oxidase can be greatly improved.

도 4는 작동 전극(10)의 혈액 접촉부(11)에서 나타나는 전기화학적인 현상을 나타낸다.4 shows an electrochemical phenomenon occurring in the blood contact portion 11 of the working electrode 10.

한편, 도 4를 참조하면, 혈액 투입부(40)를 통해 혈액이 유입되면, 작동 전극(10), 상대전극(20) 및 기준전극(30)의 혈액 접촉부 상에 유입된 혈액이 위치하게 되면서, 전기화학적 현상이 발생된다. 이때, 전기화학적 현상은 반응층(13)의 포도당 산화효소와 혈액 내의 포도당 간의 반응으로 과산화수소(H2O2)가 생성되며, 생성된 과산화수소(H2O2)가 금속기재(12)에서 공급되는 이온, 즉 전자(2e-)와 반응하는 현상을 지칭한다. 즉, 혈액 투입부(40)를 통해 유입된 혈액의 포도당이 고정층(14)을 거쳐 반응층(13)에 침투하면서 반응층(13)의 포도당 산화효소와 반응하며, 그 반응 결과 생성된 과산화수소(H2O2)가 금속기재(12)의 이온과 반응하게 된다.On the other hand, referring to FIG. 4, when blood flows through the blood input unit 40, the introduced blood is positioned on the blood contact portions of the working electrode 10, the counter electrode 20, and the reference electrode 30. , Electrochemical phenomenon occurs. At this time, in the electrochemical phenomenon, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is generated by a reaction between glucose oxidase in the reaction layer 13 and glucose in the blood, and the generated hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is supplied from the metal substrate 12. which ions, that is, e (2e -) refers to a phenomenon in which the reaction. That is, the glucose of the blood introduced through the blood input unit 40 penetrates the reaction layer 13 through the fixed layer 14 and reacts with the glucose oxidase of the reaction layer 13, and the hydrogen peroxide generated as a result of the reaction ( H 2 O 2 ) reacts with the ions of the metal substrate 12.

이때, 고정층(14)의 제2 고정 물질은 포도당(Glucose)은 침투시키되, 간섭물질들 중 한 종류의 간섭물질의 침투를 방지하거나 그 간섭물질의 침투율을 줄일 수 있다. 이때, 간섭물질은 과산화수소의 전기화학적 검출에 영향을 주는 물질을 지칭한다. 예를 들어, 간섭물질은 아스코르브산(Ascorbic acid), 아세트아미노펜(Acetaminophen) 등일 수 있다.At this time, the second fixing material of the pinned layer 14 allows glucose to penetrate, but it is possible to prevent the penetration of one type of interfering material among the interfering materials or reduce the penetration rate of the interfering material. In this case, the interfering substance refers to a substance that affects the electrochemical detection of hydrogen peroxide. For example, the interfering substance may be ascorbic acid, acetaminophen, or the like.

상대 전극(20)은 전기화학적 현상에 따라 생성되는 전류의 측정을 위해 구비된 전극으로서, 전도성 재질을 포함한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)가 혈당측정기(200)에 삽입되는 등의 경우, 작동 전극(10)에서의 전기화학적 현상에 따라 발생되는 전류가 작동 전극(10)과 상대 전극(20) 사이에서 측정될 수 있다. 이때, 측정된 전류의 값은 혈액 투입부(40)를 통해 투입된 혈액의 포도당 농도에 비례한 값을 가질 수 있다. 다만, 이러한 전류 측정 원리는 본 발명의 기술분야에서 잘 알려져 있으므로, 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하도록 한다.The counter electrode 20 is an electrode provided for measuring a current generated according to an electrochemical phenomenon, and includes a conductive material. That is, in the case where the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention is inserted into the blood glucose meter 200, the current generated by the electrochemical phenomenon in the working electrode 10 is applied to the working electrode 10. ) And the counter electrode 20. In this case, the measured current may have a value proportional to the glucose concentration of blood injected through the blood input unit 40. However, since such a current measurement principle is well known in the art, a more detailed description thereof will be omitted.

기준 전극(30)은 작동 전극(10)으로의 전압 인가를 위해 구비된 전극으로서, 전도성 재질을 포함한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)가 혈당측정기(200)에 삽입되는 등의 경우, 혈당측정기(200)에 의해 작동 전극(10)와 기준 전극(30) 간에 전압이 인가된다. 이러한 인가 전압에 의해 작동 전극(10)의 금속기재(12)에 전하가 공급될 수 있다. 이와 같이 공급된 전하에 의해, 과산화수소(H2O2)와 반응하는 상술한 금속기재(12)의 이온이 계속해서 공급될 수 있다. 이를 위해, 작동 전극(10)의 금속기재(12)와 기준 전극(30) 간에 일정 크기의 전압이 인가되되, 금속기재(12)에 더 낮은 전압이 인가되고, 기준 전극(30)에 더 높은 전압이 인가되는 것이 바람직할 수 있다.The reference electrode 30 is an electrode provided for applying a voltage to the working electrode 10 and includes a conductive material. That is, when the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention is inserted into the blood glucose meter 200, the voltage between the working electrode 10 and the reference electrode 30 by the blood glucose meter 200 Is applied. Electric charges may be supplied to the metal substrate 12 of the working electrode 10 by this applied voltage. The ions of the above-described metal substrate 12 reacting with hydrogen peroxide (H 2 O 2) may be continuously supplied by the supplied electric charge. To this end, a voltage of a certain amount is applied between the metal substrate 12 of the working electrode 10 and the reference electrode 30, but a lower voltage is applied to the metal substrate 12, and a higher voltage is applied to the reference electrode 30. It may be desirable for a voltage to be applied.

이때, 인가 전압의 크기(절대값)는 0.07 V 내지 0.13 V인 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상술한 인가 전압의 범위는 포도당 농도의 증가에 따라 커지는 전류 측정 신호의 오차 범위를 줄일 수 있는 범위에 해당할 수 있으며, 이에 대해서는 후술할 실험을 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.In this case, the magnitude (absolute value) of the applied voltage may be preferably 0.07 V to 0.13 V, but is not limited thereto. However, the above-described range of the applied voltage may correspond to a range capable of reducing the error range of the current measurement signal, which increases as the glucose concentration increases, and this will be described in more detail through an experiment to be described later.

또한, 도면에 상세히 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)는 상술한 구성 외에도, 각 전극들(10, 20, 30) 등을 지지하는 기판, 일단이 뾰족하여 피부의 각질층을 뚫어 채혈이 가능하게 하는 니들(needle) 등을 더 포함할 수 있다. 이때, 니들은 복수 개 구비될 수도 있으며, 무고통의 채혈이 가능하도록, 그 선단의 직경이 마이크로미터 범위로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 작동 전극(10)이 니들 형상의 부위를 가져, 니들의 기능을 수행할 수도 있다. 이 경우, 작동 전극(10)의 니들 형상 부위에 혈액 접촉부(11)가 형성되는 것이 바람직할 수 있다.In addition, although not shown in detail in the drawings, the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention is a substrate supporting each of the electrodes 10, 20, 30, etc., in addition to the above-described configuration, and has a pointed one end. It may further include a needle (needle) to allow blood collection by piercing the stratum corneum of the skin. In this case, a plurality of needles may be provided, and the diameter of the tip may be formed in a micrometer range to enable painless blood collection, but is not limited thereto. In addition, the working electrode 10 may have a needle-shaped portion to perform the function of a needle. In this case, it may be preferable that the blood contact portion 11 is formed on the needle-shaped portion of the working electrode 10.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 제조방법에 대해서 설명하도록 한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 구성 중에 작동 전극(10)의 구성이 종래 기술과 가장 큰 차별점을 가지므로, 이하에서는 작동 전극(10)의 제조방법에 대해서만 보다 상세하게 설명하도록 한다. 즉, 작동 전극(10) 외의 나머지 구성은 종래 기술을 이용하여 제조할 수 있다.Hereinafter, a method of manufacturing the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention will be described. However, among the configurations of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention, since the configuration of the working electrode 10 has the greatest difference from the prior art, hereinafter, only the manufacturing method of the working electrode 10 is described. It will be described in more detail. That is, the remaining components other than the working electrode 10 can be manufactured using a conventional technique.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 작동 전극(10)의 제조공정 순서를 나타낸다.5 shows a manufacturing process sequence of the working electrode 10 of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)의 작동 전극(10)을 제조하기 위해, S10 내지 S30가 수행될 수 있다.5, in order to manufacture the working electrode 10 of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention, S10 to S30 may be performed.

즉, 스테인리스 스틸을 포함하는 금속기재(12)를 준비한다(S10). 이때, 금속기재(12)를 에탄올(Ethanol) 등을 이용해 세척(Washing)한 후, 일정 시간 동안 고온에서 건조(Drying)(예를 들어, 75 ℃ 이상에서 1 시간 이상 건조)시킬 수 있다. That is, a metal substrate 12 including stainless steel is prepared (S10). At this time, after washing the metal substrate 12 with ethanol or the like, drying at high temperature for a certain period of time (eg, drying at 75° C. or higher for 1 hour or more) may be performed.

이후, 금속기재(12) 상에 반응층(13)을 형성한다(S20). 이때, 제1 고정 물질과 포도당 산화효소가 섞인 제1 용액을 먼저 준비한다. 다음으로, 준비된 제1 용액에 금속기재(12)의 혈액 접촉부(11)를 일정 시간 동안 침지(soaking)(예를 들어, 30 분 이상 침지)시킨 후, 금속기재(12)를 일정 시간 동안 건조(예를 들어, 1 시간 이상 상온에서 건조)시키는 과정을 3회 반복함으로써, 반응층(13)을 형성할 수 있다. 다만, 혈액 접촉부(11) 상에 반응층(13)을 형성하기 위해, 혈액 접촉부(11)를 제외한 금속기재(12)의 영역을 코팅(coating)한 후에, 상술한 침지 및 건조 공정이 수행될 수 있다.Thereafter, the reaction layer 13 is formed on the metal substrate 12 (S20). At this time, a first solution in which the first fixing material and glucose oxidase are mixed is first prepared. Next, after soaking (soaking) the blood contact part 11 of the metal substrate 12 in the prepared first solution for a certain time (for example, immersion for 30 minutes or more), the metal substrate 12 is dried for a certain time. The reaction layer 13 can be formed by repeating the process of (for example, drying at room temperature for 1 hour or more) 3 times. However, in order to form the reaction layer 13 on the blood contact 11, after coating the region of the metal substrate 12 excluding the blood contact 11, the above-described immersion and drying process will be performed. I can.

특히, 제1 용액은 0.12 % (v/v) 내지 0.13 % (v/v) 함량의 제1 고정 물질이 포함된 용액에 포도당 산화효소를 섞은 용액인 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상술한 제1 고정 물질의 함량 범위는 포도당 농도의 증가에 따라 커지는 전류 측정 신호의 오차 범위를 줄일 수 있는 범위에 해당할 수 있으며, 이에 대해서는 후술할 실험을 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.In particular, the first solution may be preferably a solution in which glucose oxidase is mixed with a solution containing a first fixing material having an amount of 0.12% (v/v) to 0.13% (v/v), but is not limited thereto. . However, the above-described content range of the first fixed material may correspond to a range capable of reducing the error range of the current measurement signal, which increases as the glucose concentration increases, and this will be described in more detail through an experiment to be described later.

이후, 반응층(13)을 덮는 고정층(14)을 형성한다(S30). 이때, 제2 고정 물질이 포함된 제2 용액을 준비한다. 다음으로, 준비된 제2 용액에 반응층(13)이 형성된 금속기재(12)의 부위를 일정 시간 동안 침지(예를 들어, 30 분 이상 침지)시킨 후, 금속기재(12)를 일정 시간 동안 건조(예를 들어, 1 시간 이상 상온에서 건조)시킴으로써, 고정층(14)을 형성할 수 있다. 다음으로, S20에서 혈액 접촉부(11)를 제외한 금속기재(12)의 영역이 코팅된 경우, 해당 영역의 적어도 일부에 대한 코팅을 제거할 수 있다.Thereafter, a fixed layer 14 covering the reaction layer 13 is formed (S30). At this time, a second solution containing a second fixing material is prepared. Next, after immersing the portion of the metal substrate 12 on which the reaction layer 13 is formed in the prepared second solution for a certain period of time (for example, immersion for 30 minutes or more), the metal substrate 12 is dried for a certain period of time. By (for example, drying at room temperature for 1 hour or more), the fixed layer 14 can be formed. Next, when the area of the metal substrate 12 other than the blood contact part 11 is coated in S20, the coating on at least a part of the area may be removed.

특히, 제2 용액은 1.4 % (v/v) 내지 1.6 % (v/v) 함량의 제2 고정 물질이 포함된 용액인 것이 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 상술한 제2 고정 물질의 범위는 포도당 농도의 증가에 따라 커지는 전류 측정 신호의 오차 범위를 줄일 수 있는 범위에 해당할 수 있으며, 이에 대해서는 후술할 실험을 통해 보다 상세하게 설명하도록 한다.In particular, the second solution may be preferably a solution containing the second fixing material in an amount of 1.4% (v/v) to 1.6% (v/v), but is not limited thereto. However, the range of the second fixing material described above may correspond to a range capable of reducing the error range of the current measurement signal, which increases as the glucose concentration increases, and this will be described in more detail through an experiment to be described later.

한편, 금속기재(12), 반응층(13), 고정층(14) 등은 도 1 내지 도 4를 따라 이미 상술하였으므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.Meanwhile, since the metal substrate 12, the reaction layer 13, the fixed layer 14, and the like have already been described above with reference to FIGS. 1 to 4, detailed descriptions thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)에 대한 성능을 분석하기 위해 수행된 실험에 대해서 설명하도록 한다. Hereinafter, an experiment performed to analyze the performance of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 혈당센서(100)에 대한 성능 분석의 실험을 위해 사용된 실험 기구를 나타낸다.23 shows an experimental apparatus used for an experiment of performance analysis of the electrochemical blood glucose sensor 100 according to an embodiment of the present invention.

실험의 편의를 위해, 작동 전극(WE)은 로드(Rod) 형태가 아닌 니들(needle) 형태를 이용하였고, 상대 전극(CE)과 기준 전극(RE)은 각각 와이어(Wire)와 로드(Rod) 형태를 사용하였다. 또한, 도 23에 도시된 바와 같이, 각 전극을 유리 셀에 넣고 각 전극을 도선에 연결된 금속 집게를 이용하여 측정기에 연결함으로써 각 실험을 수행하였다. 이때, 필요할 경우에 유리 셀에 실험하고자 하는 용액(혈액 등)을 넣어 각 실험을 수행하였다.For the convenience of the experiment, the working electrode WE used a needle shape, not a rod shape, and the counter electrode CE and the reference electrode RE were wire and rod, respectively. Form was used. In addition, as shown in FIG. 23, each experiment was performed by placing each electrode in a glass cell and connecting each electrode to a measuring device using metal tongs connected to a conducting wire. At this time, if necessary, each experiment was performed by putting a solution (blood, etc.) to be tested into a glass cell.

구체적으로, 각 실험에서, 포화칼로멜 전극(saturated calomel electrode)을 기준 전극으로 사용하였고, 백금 와이어(pt wire)를 상대 전극으로 사용하였으며, 각 실험에 따라 Stainless 304 니들(needle) 또는 그 가공품을 작동 전극으로 사용하였다. Specifically, in each experiment, a saturated calomel electrode was used as a reference electrode, a platinum wire was used as a counter electrode, and a stainless 304 needle or a processed product thereof was operated according to each experiment. It was used as an electrode.

<백금과 스테인리스 스틸 간의 성능 비교 실험><Performance comparison experiment between platinum and stainless steel>

본 실험은 종래 기술에서 작동 전극으로 사용되었던 백금과, 본 발명에 따라 작동 전극의 금속기재로 사용되는 스테인리스 스틸 간의 성능을 비교하기 위한 실험이다. 구체적으로, Stainless 304 니들에 백금 나노 구조체를 형성한 것(이하, “제1 니들”이라 지칭함)과, Stainless 304 니들(이하, “제2 니들”이라 지칭함)을 각각 준비한다. This experiment is an experiment for comparing the performance between platinum used as a working electrode in the prior art and stainless steel used as a metal substrate for a working electrode according to the present invention. Specifically, a stainless 304 needle formed of a platinum nanostructure (hereinafter referred to as “first needle”) and a Stainless 304 needle (hereinafter referred to as “second needle”) are prepared respectively.

이때, 제1 니들을 준비하는 과정은 다음과 같다. 즉, Stainless 304 니들을 에탄올로 1 시간 이상 초음파세척기를 이용해서 세척한 후, 오븐에서 75 ℃로 1 시간 동안 건조시킨다. 그 다음, Stainless 304 니들의 단부 3 cm 정도를 10 mM cysteamine 용액 3 mL에 3 시간 동안 담가 그 표면에 cysteamine 단분자층을 형성시킨 후, 증류수를 이용해 세척한다. 그 다음, cysteamine 단분자층이 형성된 Stainless 304 니들을 증류수 8 mL, chloroplatinic acid 12 μL, 0.1 M ascorbic acid 1 mL의 혼합 용액에 침지시켜 70 ℃에서 4 시간 동안 교반시켜 그 표면에 백금 나노 구조체를 형성한다.At this time, the process of preparing the first needle is as follows. In other words, after washing the Stainless 304 needle with ethanol for 1 hour or more using an ultrasonic cleaner, it is dried in an oven at 75° C. for 1 hour. Then, about 3 cm of the end of the Stainless 304 needle is immersed in 3 mL of 10 mM cysteamine solution for 3 hours to form a monolayer of cysteamine on the surface, and then washed with distilled water. Then, a Stainless 304 needle with a monolayer of cysteamine was immersed in a mixed solution of 8 mL of distilled water, 12 μL of chloroplatinic acid, and 1 mL of 0.1 M ascorbic acid, and stirred at 70° C. for 4 hours to form a platinum nanostructure on the surface.

한편, 본 실험에서, 0.1 M KCl을 포함한 pH 6.8의 1X PBS(Phosphate Buffer Saline) 용액을 이용하였다.Meanwhile, in this experiment, a 1X PBS (Phosphate Buffer Saline) solution of pH 6.8 containing 0.1 M KCl was used.

- 시간대전류(chronoamperometry) 실험 --Chronoamperometry experiment-

먼저, 제1 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제1 경우”라 지칭함)와 제2 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제2 경우”라 지칭함)에 대해 각각, 과산화수소의 농도를 달리한 PBS 용액에서 일정 인가 전압(약 -0.15 V)을 가하여, 시간에 따라 전류 변화를 측정, 즉 chronoamperometry 실험을 수행하였다.First, PBS with different concentrations of hydrogen peroxide for the case where the first needle is the working electrode (hereinafter, referred to as “first case”) and the second needle as the working electrode (hereinafter referred to as “second case”). A constant applied voltage (about -0.15 V) was applied from the solution, and the current change over time was measured, that is, a chronoamperometry experiment was performed.

도 6은 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 과산화수소의 농도(0 M, 10 μM, 20 μM, 30 μM)에 따른 시간대전류(chronoamperometry)의 그래프를 나타낸다. 즉, 도 6(a)는 제1 경우에 과산화수소의 농도(0 M, 10 μM, 20 μM, 30 μM)에 따른 chronoamperometry 그래프, 도 6(b)는 제2 경우에 과산화수소의 농도(0 M, 10 μM, 20 μM, 30 μM)에 따른 chronoamperometry 그래프를 각각 나타낸다.6 shows a graph of chronoamperometry according to the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 10 μM, 20 μM, and 30 μM) for each of the first and second cases. That is, FIG. 6(a) is a chronoamperometry graph according to the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 10 μM, 20 μM, 30 μM) in the first case, and FIG. 6(b) shows the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 10 μM, 20 μM, 30 μM) according to the chronoamperometry graphs are shown, respectively.

도 6을 참조하면, 각 경우에 대해, 전류의 증가가 관찰되었다. 이는 과산화수소가 환원되면서 발생하는 전류로 판단된다. 하지만, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 제1 경우는 농도에 따른 경향성이 나타나지 않았을 뿐 아니라, 잡음(noise)도 크게 나타났다. 따라서, 제1 니들과 같이 백금을 포함한 작동 전극이 과산화수소의 센서로 적합하지 않다는 것을 알 수 있다.Referring to Fig. 6, for each case, an increase in current was observed. This is judged as a current generated when hydrogen peroxide is reduced. However, as shown in FIG. 6(a), in the first case, not only did not the tendency according to the concentration appear, but also the noise was large. Therefore, it can be seen that the working electrode including platinum, such as the first needle, is not suitable as a sensor for hydrogen peroxide.

반면, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 제2 경우는 과산화수소의 농도 증가에 따라, 전류가 증가하고 그 신호 변화가 일정한 경향이 나타났을 뿐 아니라 잡음도 매우 적은 것으로 나타났다. 따라서, 제2 니들과 같이 스테인리스 스틸을 포함한 작동 전극이 과산화수소의 센서로 매우 적합하다는 것을 알 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 6(b), in the second case, as the concentration of hydrogen peroxide increases, the current increases and the signal change tends to be constant, as well as very little noise. Therefore, it can be seen that the working electrode including stainless steel, such as the second needle, is very suitable as a sensor for hydrogen peroxide.

또한, 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 과산화수소 농도에 따른 전류의 선형성을 비교하기 위해, PBS 용액에서 과산화수소의 농도 0 ~ 4 mM 범위에서의 chronoamperometry 실험을 추가 수행하였다.In addition, in order to compare the linearity of the current according to the concentration of hydrogen peroxide for each of the first and second cases, a chronoamperometry experiment at a concentration of 0 to 4 mM of hydrogen peroxide in a PBS solution was additionally performed.

도 7은 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 과산화수소의 농도(0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM)에 따른 시간대전류(chronoamperometry)의 그래프와, 과산화수소의 농도 별 전류 변화 그래프를 나타낸다. 즉, 도 7(a)는 제1 경우에 과산화수소의 농도(0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM)에 따른 chronoamperometry 그래프, 도 7(b)는 제2 경우에 과산화수소의 농도(0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM)에 따른 chronoamperometry 그래프, 도 7(c)는 제1 경우에 과산화수소의 농도 별 전류 변화 그래프, 도 7(d)는 제2 경우에 과산화수소의 농도 별 전류 변화 그래프를 각각 나타낸다.7 is a graph of chronoamperometry according to the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM) for each of the first and second cases, and hydrogen peroxide. Shows the graph of current change by concentration of. That is, FIG. 7(a) is a chronoamperometry graph according to the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM) in the first case, and FIG. 7(b) is the second In the case, a chronoamperometry graph according to the concentration of hydrogen peroxide (0 M, 0.2 μM, 0.6 μM, 1.2 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM), FIG. 7(c) is a graph of current change by concentration of hydrogen peroxide in the first case, 7(d) shows graphs of current changes for each concentration of hydrogen peroxide in the second case.

도 7을 참조하면, 제1 경우는 높은 크기의 전류를 나타내지만 과산화수소 농도에 따른 선형성을 나타내지 않은 반면, 제2 경우는 비교적 작은 크기의 전류를 보이지만 99.27 %의 높은 신뢰도를 보이며 과산화수소 농도에 따른 분명한 선형성을 나타낸다. 따라서, 제2 니들과 같이 스테인리스 스틸을 포함한 작동 전극이 과산화수소의 센서로 매우 적합하다는 것을 다시 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7, the first case shows a high current, but does not show linearity depending on the concentration of hydrogen peroxide, whereas the second case shows a relatively small current, but shows a high reliability of 99.27%, which is obvious according to the hydrogen peroxide concentration. Shows linearity. Therefore, it can be confirmed again that the working electrode including stainless steel, such as the second needle, is very suitable as a sensor for hydrogen peroxide.

- 개방회로 전위(Open Circuit Potential) 실험 --Open Circuit Potential Experiment-

제2 경우에 과산화수소에 의한 식각으로 전류 변화를 보이는지 확인하기 위해 Open circuit potential 실험을 수행하였다. 즉, PBS 용액에서 200 초에 0.2 mM 과산화수소를 첨가할 경우, 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 Open Circuit Potential을 측정하였다.In the second case, an open circuit potential experiment was performed to confirm whether the current change was observed by etching by hydrogen peroxide. That is, when 0.2 mM hydrogen peroxide was added in 200 seconds in a PBS solution, the open circuit potential for each of the first and second cases was measured.

도 8은 제1 경우 및 제2 경우 각각에 대한 시간에 따른 Open Circuit Potential 그래프를 나타낸다.8 shows an open circuit potential graph over time for each of the first and second cases.

실험 결과, PBS 용액에서 200 초에 0.2 mM 과산화수소를 첨가했을 때, 제2 경우가 제1 경우에 비해 굉장히 빠르게 반응하면서 양의 전위 값이 나타났다. 이는 제2 경우에 그 작동 전극에서 금속이 산화되는 것을 나타낸다. 즉, 제2 경우, 그 작동 전극의 부식과정에서 스테인리스 스틸이 과산화수소에 의해 산화되면서 발생하는 전자교환으로 인해 전류가 발생함을 확인할 수 있다. 따라서, 과산화수소에 의해 제2 니들과 같이 스테인리스 스틸을 포함한 작동 전극이 식각됨에 따른 전류변화를 통해 과산화수소를 검출할 수 있음을 확인했다.As a result of the experiment, when 0.2 mM hydrogen peroxide was added in 200 seconds in a PBS solution, the second case reacted very quickly compared to the first case, resulting in a positive potential value. This indicates that in the second case the metal is oxidized at its working electrode. That is, in the second case, it can be confirmed that current is generated due to electron exchange generated when stainless steel is oxidized by hydrogen peroxide during the corrosion process of the working electrode. Therefore, it was confirmed that hydrogen peroxide can be detected through a change in current as the working electrode including stainless steel is etched by the hydrogen peroxide, like the second needle.

Figure pat00001
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다만, 앞서 수행한 Chronoamperometry 실험에서 제2 경우에서 발생하는 전류변화는 스테인리스 스틸의 부식으로 인한 전자교환이 아닌 마이너스 전압에 의해 공급되는 전자를 Fe2+가 과산화수소에 전달할 때의 반응 결과인 것으로 판단된다.However, in the previous chronoamperometry experiment, the current change occurring in the second case is judged to be the result of the reaction when Fe 2+ transfers electrons supplied by negative voltage to hydrogen peroxide, not electron exchange due to corrosion of stainless steel. .

- 순환 전압대전류(Cyclic voltammetry) 실험 --Cyclic voltammetry experiment-

제2 경우에 대한 과산화수소 농도에 따른 전기화학적 거동을 살펴보기 위해, PBS 용액에서 과산화수소가 존재하지 않을 경우와, 3.5 mM 및 7 mM의 과산화수소가 존재할 경우에 대한 cyclic voltammetry를 측정하였다.In order to examine the electrochemical behavior according to the hydrogen peroxide concentration in the second case, cyclic voltammetry was measured for the case where hydrogen peroxide was not present in the PBS solution and in the case where 3.5 mM and 7 mM hydrogen peroxide were present.

도 9는 제2 경우에 대해 과산화수소가 있을 때와 없을 때를 비교한 Cyclic voltammetry 그래프를 나타낸다.9 shows a cyclic voltammetry graph comparing the presence and absence of hydrogen peroxide for the second case.

실험 결과, -0.1 V 부근과, -0.15 V 부근 등에서 과산화수소의 농도에 따른 환원전류의 증가를 확인할 수 있었다. 즉, 이들 부근의 인가 전압을 가하여 전류를 측정할 경우에 과산화수소 농도에 따른 전류 증가가 나타날 것을 예상할 수 있다. As a result of the experiment, it was confirmed that the reduction current increased according to the concentration of hydrogen peroxide in the vicinity of -0.1 V and -0.15 V. That is, when measuring the current by applying an applied voltage in the vicinity of these, it can be expected that the current increases according to the hydrogen peroxide concentration.

<스테인리스 스틸을 포함한 다양한 작동 전극의 성능 비교 실험><Performance comparison experiment of various working electrodes including stainless steel>

본 실험은 스테인리스 스틸을 포함하는 다양한 작동 전극 간의 성능을 비교하기 위한 실험이다. 구체적으로, 스테인리스 스틸의 금속기재를 가지되, 그 금속기재 상에 형성되는 층이 서로 다른 2개의 니들(이하, “제3 니들”과 “제4 니들"이라 각각 지칭함)을 각각 준비한다. 이때, 제4 니들이 본 발명에 따른 작동 전극에 해당할 수 있다.This experiment is an experiment to compare the performance between various working electrodes including stainless steel. Specifically, two needles (hereinafter referred to as "third needle" and "fourth needle" respectively) having a metal base made of stainless steel and having different layers formed on the metal base are prepared respectively. , The fourth needle may correspond to the working electrode according to the present invention.

도 10은 제3 니들을 준비하는 과정을 나타낸다.10 shows a process of preparing a third needle.

도 10을 참조하면, 제3 니들을 준비하는 과정은 다음과 같다. 즉, Stainless 304 니들을 에탄올로 1 시간 이상 초음파세척기를 이용해서 세척한 후, 오븐에서 75 ℃로 1 시간 동안 건조시킨다. 그 다음, 0.25 % (v/v)의 나피온(Nafion) 수용액 100 μL에 포도당 산화효소를 3 mg 녹인 용액을 준비한다. 그 다음, 해당 용액에 Stainless 304 니들의 단부를 30 분 정도 침지시킨 후, 상온에서 1 시간 동안 건조시킨다. 그 결과, Stainless 304 니들의 단부 상에 나피온 및 포도당 산화효소의 혼합층이 형성된 제3 니들이 준비될 수 있다. 다만, 나피온 및 포도당 산화효소의 혼합층이 형성되는 영역 외의 Stainless 304 니들 부분에 대해서는 코팅을 수행한 후, 해당 혼합층의 형성 과정(침지 및 건조 등)을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 10, the process of preparing the third needle is as follows. In other words, after washing the Stainless 304 needle with ethanol for 1 hour or more using an ultrasonic cleaner, it is dried in an oven at 75° C. for 1 hour. Then, a solution obtained by dissolving 3 mg of glucose oxidase in 100 μL of 0.25% (v/v) Nafion aqueous solution is prepared. Then, the end of the Stainless 304 needle is immersed in the solution for about 30 minutes, and then dried at room temperature for 1 hour. As a result, a third needle having a mixed layer of Nafion and glucose oxidase formed on the end of the Stainless 304 needle may be prepared. However, after coating the Stainless 304 needle part outside the region where the mixed layer of Nafion and glucose oxidase is formed, the process of forming the mixed layer (such as immersion and drying) may be performed.

도 11은 제4 니들을 준비하는 과정을 나타낸다.11 shows a process of preparing a fourth needle.

도 11을 참조하면, 제4 니들을 준비하는 과정은 다음과 같다. 즉, Stainless 304 니들을 에탄올로 1 시간 이상 초음파세척기를 이용해서 세척한 후, 오븐에서 75 ℃로 1 시간 동안 건조시킨다. 그 다음, 0.125 % (v/v)의 키토산(Chitosan) 수용액 200 μL에 포도당 산화효소를 3 mg 녹인 용액, 즉 제1 용액을 준비한다. 그 다음, 해당 제1 용액에 Stainless 304 니들의 단부를 30 분 정도 침지시킨 후, 상온에서 1 시간 동안 건조시킨다. 키토산 수용액을 침지 및 건조시키는 과정을 2회 더 반복한다. 그 결과, Stainless 304 니들의 단부 상에 키토산 및 포도당 산화효소의 혼합층인 반응층이 형성된다. 그 다음, 1.5 % (v/v)의 나피온 수용액, 즉 제2 용액을 준비한다. 그 다음, 제2 용액에 반응층을 구비한 니들의 단부를 30 분 정도 침지시킨 후, 상온에서 1 시간 동안 건조시킨다. 그 결과, Stainless 304 니들의 단부 상에 반응층과, 반응층을 덮는 나피온을 포함한 고정층이 형성된 제4 니들이 준비될 수 있다. 다만, 반응층 및 고정층이 형성되는 영역 외의 Stainless 304 니들 부분에 대해서는 코팅을 수행한 후, 해당 반응층 및 고정층을 형성 과정을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 11, the process of preparing the fourth needle is as follows. In other words, after washing the Stainless 304 needle with ethanol for 1 hour or more using an ultrasonic cleaner, it is dried in an oven at 75° C. for 1 hour. Then, a solution in which 3 mg of glucose oxidase is dissolved in 200 μL of 0.125% (v/v) chitosan aqueous solution, that is, a first solution, is prepared. Then, the end of the Stainless 304 needle is immersed in the first solution for about 30 minutes, and then dried at room temperature for 1 hour. The process of immersing and drying the chitosan aqueous solution is repeated two more times. As a result, a reaction layer, which is a mixed layer of chitosan and glucose oxidase, is formed on the end of the Stainless 304 needle. Then, a 1.5% (v/v) Nafion aqueous solution, that is, a second solution is prepared. Then, the end of the needle having the reaction layer is immersed in the second solution for about 30 minutes, and then dried at room temperature for 1 hour. As a result, a reaction layer on the end of the stainless 304 needle, and a fourth needle having a fixed layer including Nafion covering the reaction layer may be prepared. However, after coating the stainless 304 needle portion outside the region in which the reaction layer and the fixing layer are formed, the reaction layer and the fixing layer may be formed.

한편, 본 실험에서, 0.1 M KCl을 포함한 pH 6.8의 1X PBS 용액 9 mL에 사람의 혈청(serum) 1 mL를 섞은 세럼 용액(실제 혈액 환경)을 각각 이용하였다.Meanwhile, in this experiment, a serum solution (actual blood environment) in which 1 mL of human serum was mixed with 9 mL of a 1X PBS solution of pH 6.8 containing 0.1 M KCl was used.

- 시간대전류(chronoamperometry) 실험 --Chronoamperometry experiment-

먼저, 제3 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제3 경우”라 지칭함)와 제4 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제4 경우”라 지칭함)에 대해 각각, 포도당의 농도를 달리한 세럼 용액에서 일정 인가 전압(약 -0.15 V)을 가하여, 시간에 따라 전류 변화를 측정, 즉 chronoamperometry 실험을 수행하였다.First, serum in which the concentration of glucose is different for the case where the third needle is the working electrode (hereinafter referred to as “third case”) and the fourth needle is the working electrode (hereinafter referred to as “the fourth case”). A constant applied voltage (about -0.15 V) was applied from the solution, and the current change over time was measured, that is, a chronoamperometry experiment was performed.

도 12 및 13은 제3 경우 및 제4 경우 각각에 대한 포도당의 농도(0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20 mM)에 따른 시간대전류(chronoamperometry)의 그래프와, 포도당 농도 별 전류 변화 그래프를 나타낸다. 즉, 도 12(a)는 제3 경우에 포도당의 농도(0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20mM)에 따른 chronoamperometry 그래프, 도 12(b)는 제3 경우에 포도당의 농도 별 전류 변화 그래프, 도 13(a)는 제4 경우에 포도당의 농도(0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20mM)에 따른 chronoamperometry 그래프, 도 13(b)는 제4 경우에 포도당의 농도 별 전류 변화 그래프를 각각 나타낸다.12 and 13 are graphs of chronoamperometry according to the concentration of glucose (0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20 mM) for each of the third and fourth cases. , Shows a graph of current change by glucose concentration. That is, FIG. 12(a) is a chronoamperometry graph according to the concentration of glucose (0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20 mM) in the third case, and FIG. 12(b) is the third case. In the graph of current change by glucose concentration, FIG. 13(a) is a chronoamperometry graph according to the glucose concentration (0 M, 1 mM, 3 mM, 6 mM, 10 mM, 15 mM, 20 mM) in the fourth case, FIG. 13 (b) shows graphs of current change by glucose concentration in the fourth case, respectively.

즉, 포도당이 산소 존재 하에 포도당 산화효소에 의해 산화되면서 과산화수소가 발생함을 이용하여 제3 경우 및 제4 경우에 대한 포도당 농도에 따른 전류변화를 관찰하였다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 제3 경우 및 제4 경우 모두 1 ~ 20 mM의 포도당 농도 범위 내에서 포도당 농도 증가에 따라 99.5 % 이상의 높은 신뢰도로 전류가 일정하게 증가하였고, 잡음도 매우 적은 것으로 나타났다. 다만, 제3 경우는 변이계수(Coefficient of Variation)가 0.1 ~ 0.84 %의 범위에 있고, 제4 경우는 변이계수가 0.063 ~ 0.71 %의 범위에 있다. 즉, 제4 경우가 제3 경우 보다 전류변동이 더 적은 것으로 나타났다. 따라서, 제3 니들이 작동 전극이고 제4 니들이 작동 전극인 경우 모두, 실제 혈액 환경에서 포도당 검출 센서로 적합하나, 전류변동을 고려하면 본 발명과 같이 제4 니들이 작동 전극인 경우가 포도당 검출 센서로 더 적합하다는 것을 알 수 있다.That is, the change of current according to the glucose concentration in the third and fourth cases was observed by using that glucose is oxidized by glucose oxidase in the presence of oxygen and hydrogen peroxide is generated. Referring to FIGS. 12 and 13, in both the third and fourth cases, the current constantly increased with a high reliability of 99.5% or more as the glucose concentration increased within the glucose concentration range of 1 to 20 mM, and the noise was also very low. appear. However, in the third case, the coefficient of variation is in the range of 0.1 to 0.84%, and in the fourth case, the coefficient of variation is in the range of 0.063 to 0.71%. That is, the fourth case showed less current fluctuation than the third case. Therefore, when the third needle is the working electrode and the fourth needle is the working electrode, it is suitable as a glucose detection sensor in an actual blood environment, but considering the current fluctuation, the fourth needle is a glucose detection sensor as in the present invention. You can see that it is suitable.

- 간섭물질 영향 비교 실험 --Interfering substance effect comparison experiment-

먼저, 혈액에 많이 존재하며 과산화수소에 대한 간섭물질로 잘 알려진 Ascorbic acid 및 Acetaminophen의 혈액 내 평균 최저농도, 평균농도, 평균 최고농도를 각각 확인하였다. 그 결과, 실제 혈액 내에 존재하는 간섭물질의 농도는 표 1과 같다.First, the average lowest concentration, average concentration, and average highest concentration in blood of Ascorbic acid and Acetaminophen, which are abundantly present in the blood and are well known as interfering substances for hydrogen peroxide, were confirmed, respectively. As a result, the concentrations of the interfering substances actually present in the blood are shown in Table 1.

간섭물질 종류
(Interfering species)
Type of interfering substance
(Interfering species)
농도[mM]Concentration [mM] 참고Reference
최소Ieast 평균Average 최대maximum 포도당
(Glucose)
glucose
(Glucose)
77 공복 시 당뇨병 환자의 최소값The minimum value for diabetics on an empty stomach
아스코르브산
(Ascorbic acid)
Ascorbic acid
(Ascorbic acid)
0.150.15 0.250.25 0.0350.035 사람 혈청(human serum)의 평균치(mean value)Mean value of human serum
아세트아미노펜
(Acetaminophen)
Acetaminophen
(Acetaminophen)
0.060.06 0.130.13 0.20.2 사람 혈청(human serum)의 평균치(mean value)Mean value of human serum

다음으로, 제3 경우 및 제4 경우 각각에 대해, 혈액에 존재하는 이들 간섭물질들의 영향을 확인함으로써 포도당에 대한 선택성 여부를 확인하고자 하였다. 즉, 이들 간섭물질(Ascorbic acid 및 Acetaminophen)의 농도를 늘려가며, 이들 간섭물질이 공복상태의 당뇨환자 최저 혈당인 7 mM의 포도당을 검출함에 방해요소로 작용하는지를 알아보고자 하였다. 구체적으로, 세럼 용액에서 이들 간섭물질의 농도를 각각, 혈중 평균 최소농도(Minimum), 평균농도(Average), 평균 최고농도(Maximum), 평균 최고농도의 두 배(2x Maximum)로 점점 그 농도를 늘려가면서 전류를 측정하였다. 도 14 및 도 15는 제3 경우 및 제4 경우 각각에 대해 서로 다른 일정 인가 전압에서 간섭물질의 농도 변화에 따른 전류 변화의 그래프를 나타낸다. 즉, 도 14는 제3 경우에 -0.15 V의 인가 전압인 경우, 도 15는 제4 경우에 -0.1 V의 인가 전압인 경우를 각각 나타낸다.Next, for each of the third and fourth cases, it was attempted to confirm the selectivity for glucose by checking the effects of these interfering substances present in the blood. That is, by increasing the concentrations of these interfering substances (Ascorbic acid and Acetaminophen), we tried to find out whether these interfering substances act as an interfering factor in the detection of 7 mM glucose, the lowest blood glucose in fasting diabetic patients. Specifically, the concentration of these interfering substances in the serum solution is gradually increased by increasing the concentration of the interfering substances in the blood with the average minimum concentration, average concentration, average maximum concentration, and twice the average maximum concentration (2x Maximum). The current was measured while increasing. 14 and 15 show graphs of changes in current according to a change in concentration of an interfering substance at different constant applied voltages for each of the third and fourth cases. That is, FIG. 14 shows a case of an applied voltage of -0.15 V in the third case, and FIG. 15 shows a case of an applied voltage of -0.1 V in the fourth case, respectively.

그 결과, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 제3 경우 및 제4 경우 모두 포도당이 포함되지 않은 조건에서, 간섭물질의 농도에 따른 전류변화가 적은 것으로 나타났으나, 제4 경우가 제3 경우 보다 그 전류변화가 더 적은 것으로 나타났다. 또한, 포도당이 포함된 조건에서, 제3 경우는 간섭물질 농도에 따라 전류가 점차 증가하였으나, 제4경우는 간섭물질의 농도에 따른 전류변화가 적었다. 이때, 제 3 경우와 제4 경우는 각각 -0.15 V, -0.1 V의 인가전압을 가진다. 따라서, 제4 니들이 작동 전극이면서 그 인가전압이 -0.1 V인 경우가 포도당의 선택성이 가장 좋은 포도당 검출 센서로 적합하다는 것을 알 수 있다.As a result, as shown in FIGS. 14 and 15, in both the third case and the fourth case, under the condition that glucose was not included, it was found that the current change according to the concentration of the interfering substance was small, but the fourth case was the first. It was found that the current change was less than that of the 3 case. In addition, in the condition including glucose, the current gradually increased according to the concentration of the interfering substance in the third case, but the current change according to the concentration of the interfering substance was small in the fourth case. In this case, the third and fourth cases have applied voltages of -0.15 V and -0.1 V, respectively. Accordingly, it can be seen that a case where the fourth needle is the working electrode and the applied voltage is -0.1 V is suitable as a glucose detection sensor having the best glucose selectivity.

<제1 고정 물질 또는 제2 고정 물질의 농도에 따른 작동 전극의 성능 비교 실험><Performance comparison experiment of the working electrode according to the concentration of the first fixed substance or the second fixed substance>

본 실험은 본 발명에 따른 스테인리스 스틸을 포함하는 작동 전극이되, 그 제조 시 제1 고정 물질 또는 제2 고정 물질의 농도가 달리 제조된 각 작동 전극 의 성능을 비교하기 위한 실험이다. 구체적으로, 제4 니들 외에, 제1 고정 물질의 농도를 달리하여 제조한 본 발명에 따른 작동 전극인 4개의 니들(이하, “제5 니들”, “제6 니들”, "제7 니들” 및 “제8 니들”이라 각각 지칭함)을 각각 준비한다. 또한, 제2 고정 물질의 농도를 달리하여 제조한 본 발명에 따른 작동 전극인 1개의 니들(이하, “제9 니들” 이라 각각 지칭함)을 각각 준비한다.This experiment is an experiment for comparing the performance of each working electrode, which is a working electrode including stainless steel according to the present invention, but manufactured with different concentrations of the first fixed material or the second fixed material. Specifically, in addition to the fourth needle, four needles (hereinafter, “the fifth needle”, “the sixth needle”, “the seventh needle” and (Referred to as “the eighth needle” respectively.) In addition, one needle (hereinafter referred to as “the ninth needle”), which is the working electrode according to the present invention manufactured by varying the concentration of the second fixing material, is prepared. Prepare each.

이때, 제5 니들 내지 제9 니들의 준비 과정은 제1 용액의 키토산 농도 또는 제2 용액의 니피온 농도만 다를 뿐 상술한 제4 니들의 준비 과정과 동일하다. 즉, 제5 니들 내지 제8 니들의 준비 과정은 상술한 제4 니들의 준비 과정에서 제1 용액의 키토산 농도만 다르다. 즉, 키토산 농도가 각각 0.05 % (v/v), 0.075 % (v/v), 0.1 % (v/v) 및 0.15 % (v/v)이다. 또한, 제9 니들의 준비 과정은 상술한 제4 니들의 준비 과정에서 제2 용액의 니피온 농도만 다르다. 즉, 니피온 농도가 0.25 % (v/v)이다.At this time, the preparation process of the fifth needle to the ninth needle is the same as the preparation process of the fourth needle described above, except that only the chitosan concentration of the first solution or the nipion concentration of the second solution is different. That is, the preparation process of the fifth needle to the eighth needle differs only in the chitosan concentration of the first solution in the preparation process of the fourth needle described above. That is, the chitosan concentration is 0.05% (v/v), 0.075% (v/v), 0.1% (v/v), and 0.15% (v/v), respectively. In addition, the preparation process of the ninth needle differs only in the nifion concentration of the second solution in the preparation process of the fourth needle described above. That is, the nifion concentration is 0.25% (v/v).

먼저, 제5 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제5 경우”라 지칭함), 제6 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제6 경우”라 지칭함), 제7 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제7 경우”라 지칭함), 제8 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제8 경우”라 지칭함), 제9 니들이 작동 전극인 경우(이하, “제9 경우”라 지칭함) 및 제4 경우에 대해 각각, 혈액에 존재하는 간섭물질들(Ascorbic acid 및 Acetaminophen)의 영향을 확인함으로써 포도당에 대한 선택성 여부를 확인하고자 하였다. 즉, 이들 간섭물질의 농도를 늘려가며, 이들 간섭물질이 공복상태의 당뇨환자 최저 혈당인 7 mM의 포도당을 검출함에 방해요소로 작용하는지를 알아보고자 하였다. 구체적으로, 세럼 용액에서 이들 간섭물질의 농도를 각각, 혈중 평균 최소농도(Minimum), 평균농도(Average), 평균 최고농도(Maximum), 평균 최고농도의 두 배(2x Maximum)로 점점 그 농도를 늘려가면서 전류를 측정하였다. First, when the fifth needle is a working electrode (hereinafter, referred to as “the fifth case”), the sixth needle is a working electrode (hereinafter, referred to as “the sixth case”), and when the seventh needle is a working electrode (hereinafter, referred to as “the sixth case”) "Case 7"), the case where the 8th needle is the working electrode (hereinafter referred to as the "Case 8"), the case where the ninth needle is the working electrode (hereinafter referred to as "the ninth case") and the fourth case For each, it was attempted to confirm the selectivity to glucose by checking the effects of the interfering substances (Ascorbic acid and Acetaminophen) present in the blood. That is, by increasing the concentration of these interfering substances, we tried to find out whether these interfering substances act as an interfering factor in the detection of 7 mM glucose, the lowest blood glucose in fasting diabetic patients. Specifically, the concentration of these interfering substances in the serum solution is gradually increased by increasing the concentration of the interfering substances in the blood with the average minimum concentration, average concentration, average maximum concentration, and twice the average maximum concentration (2x Maximum). The current was measured while increasing.

도 16 내지 도 20은 제5 경우 내지 제7 경우, 제4 경우 및 제8 경우 각각에 대해 일정 인가 전압에서 간섭물질의 농도 변화에 따른 전류 변화의 그래프를 나타낸다. 즉, 도 16은 제5 경우, 도 17은 제6 경우, 도 18은 제7 경우, 도 19는 제4 경우, 도 20은 제8 경우에 각각 전류 변화 그래프를 나타낸다.16 to 20 show graphs of changes in current according to a change in concentration of an interfering substance at a constant applied voltage for each of the fifth to seventh cases, the fourth case, and the eighth case. That is, FIG. 16 shows a current change graph in a fifth case, FIG. 17 in a sixth case, FIG. 18 in a seventh case, FIG. 19 in a fourth case, and FIG. 20 in an eighth case.

또한, 도 21 및 도 22는 제9 경우 및 제4 경우 각각에 대해 일정 인가 전압에서 간섭물질의 농도 변화에 따른 전류 변화의 그래프를 나타낸다. 즉, 도 21은 제9 경우, 도 22는 제4 경우에 각각 전류 변화 그래프를 나타낸다.In addition, FIGS. 21 and 22 show graphs of changes in current according to a change in concentration of an interfering substance at a constant applied voltage for each of the ninth and fourth cases. That is, FIG. 21 shows current change graphs in the ninth case and FIG. 22 in the fourth case, respectively.

그 결과, 도 16 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 0.125 % (v/v)의 키토산 농도의 제1 용액을 이용해 제조된 제4 경우에 전류변화가 가장 적은 것으로 나타났다. 또한, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 1.5 % (v/v)의 나피온 농도의 제1 용액을 이용해 제조된 제4 경우가 제9 경우 보다 전류변화가 더 적은 것으로 나타났다. 따라서, 제4 니들이 작동 전극인 경우가 제5 니들 내지 제9 니들이 작동 전극인 경우 보다 포도당의 선택성이 더 좋은 포도당 검출 센서로 적합하다는 것을 알 수 있다.As a result, as shown in FIGS. 16 to 20, it was found that the current change was the least in the fourth case prepared using the first solution having a chitosan concentration of 0.125% (v/v). In addition, as shown in Figs. 21 and 22, the fourth case prepared using the first solution having a Nafion concentration of 1.5% (v/v) showed less current change than the ninth case. Therefore, it can be seen that the case where the fourth needle is the working electrode is suitable as a glucose detection sensor having better glucose selectivity than the case where the fifth to ninth needles are working electrodes.

상술한 본 발명의 구성 및 그 효과에 대한 실험을 통해 나타낸 바와 같이, 본 발명은 포도당 농도에 따른 전류신호에 비하여 전류신호 자체의 잡음이 적은, 즉 신호 대 잡음 비(SNR)가 클 뿐 아니라, 포도당 농도의 증가에 따라 커지는 전류신호의 오차 범위를 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 저렴한 금속인 스테인리스 스틸을 전극으로 사용함으로써 그 제조비용을 줄일 수 있으며, 간섭물질의 농도에 대한 영향을 줄이고 측정 대상 물질인 포도당의 선택성을 높여 포도당을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 이점이 있다.As shown through an experiment on the configuration and effects of the present invention described above, the present invention not only has less noise of the current signal itself, that is, the signal-to-noise ratio (SNR) is greater than that of the current signal according to the glucose concentration, There is an advantage of reducing the error range of the current signal, which increases as the glucose concentration increases. In addition, the present invention can reduce the manufacturing cost by using stainless steel, which is an inexpensive metal, as an electrode, reduce the influence on the concentration of the interfering substance, and increase the selectivity of the substance to be measured, thereby more effectively detecting glucose. There is this.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments have been described in the detailed description of the present invention, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and should be defined by the claims to be described later and equivalents to the claims.

10: 작동 전극 11: 혈액 접촉부
20: 상대 전극 30: 기준 전극
100: 혈당센서 200: 혈액측정기
210: 삽입부 220: 표시부
10: working electrode 11: blood contact
20: counter electrode 30: reference electrode
100: blood glucose sensor 200: blood meter
210: insertion unit 220: display unit

Claims (16)

혈액과 접촉하여 전기화학적 현상이 발생하는 작동 전극(working electrode)을 포함하되,
상기 작동 전극은,
스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함하는 금속기재;
포도당 산화효소(glucose oxidase)와, 포도당 산화효소와 가교 결합(cross link)하여 포도당 산화효소를 고정(immobilizing)하는 제1 고정 물질을 각각 포함하며, 금속기재 상에 마련되는 반응층; 및
반응층의 포도당 산화효소를 추가 고정하는 제2 고정 물질을 포함하며, 반응층을 덮도록 마련된 고정층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
Including a working electrode (working electrode) in contact with blood to generate an electrochemical phenomenon,
The working electrode,
A metal substrate including stainless steel;
A reaction layer each comprising a glucose oxidase and a first immobilizing material for immobilizing glucose oxidase by cross-linking with glucose oxidase, and provided on a metal substrate; And
A fixing layer including a second fixing material for additionally fixing glucose oxidase in the reaction layer and covering the reaction layer;
Electrochemical blood sugar sensor comprising a.
제1항에 있어서,
상기 반응층 및 상기 고정층은 금속기재 상의 혈액과 접촉하는 부위에 형성된 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 1,
The reaction layer and the fixed layer are electrochemical blood glucose sensor, characterized in that formed on a portion of the metal substrate in contact with blood.
제2항에 있어서,
상기 전기화학적 현상은 반응층의 포도당 산화효소와 혈액 내의 포도당 간의 반응으로 생성된 과산화수소가 금속기재에서 공급되는 이온과 반응하는 현상인 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 2,
The electrochemical phenomenon is a phenomenon in which hydrogen peroxide generated by a reaction between glucose oxidase in the reaction layer and glucose in the blood reacts with ions supplied from a metal substrate.
제3항에 있어서,
상기 제2 고정 물질은 금속기재 외에 과산화수소와 반응하는 간섭물질들 중 적어도 한 종류의 간섭물질의 침투를 방지하거나 그 침투율을 줄이는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 3,
The second fixing material is an electrochemical blood sugar sensor, characterized in that the penetration of at least one of the interference substances reacting with the hydrogen peroxide in addition to the metal substrate to prevent or reduce the penetration rate of the interference.
제2항에 있어서,
상기 작동 전극은 니들 형상 부위를 포함하며, 니들 형상 부위에 반응층 및 고정층을 구비한 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 2,
The working electrode includes a needle-shaped portion, and an electrochemical blood glucose sensor comprising a reaction layer and a fixed layer on the needle-shaped portion.
제1항에 있어서,
상기 제1 고정 물질은 키토산(chitosan)을 포함하고, 상기 제2 고정 물질은 나피온(nafion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 1,
The first fixing material includes chitosan, and the second fixing material includes nafion.
제1항에 있어서,
작동 전극에서의 전기화학적 현상에 따라 생성되는 전류의 측정을 위해 구비된 상대 전극(counter electrode); 및
작동 전극으로의 전압 인가를 위해 구비된 상대 전극인 기준 전극(reference electrode)을 더 포함하며,
혈당측정기에 삽입 가능하도록 구현된 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 1,
A counter electrode provided for measuring a current generated according to an electrochemical phenomenon in the working electrode; And
Further comprising a reference electrode (reference electrode) is a counter electrode provided for voltage application to the working electrode,
Electrochemical blood glucose sensor, characterized in that implemented to be inserted into the blood glucose meter.
제7항에 있어서,
상기 혈당측정기에서 금속기재와 기준 전극 간에 일정 크기의 전압이 인가되되 금속기재에 더 낮은 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 7,
In the blood glucose meter, a voltage of a predetermined size is applied between the metal substrate and the reference electrode, but a lower voltage is applied to the metal substrate.
제8항에 있어서,
상기 일정 크기는 0.07 V 내지 0.13 V인 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 8,
The predetermined size is an electrochemical blood glucose sensor, characterized in that 0.07 V to 0.13 V.
혈액과 접촉하여 전기화학적 현상이 발생하는 작동 전극(working electrode)을 포함하는 전기화학적 혈당센서의 제조방법으로서,
스테인리스 스틸(stainless steel)을 포함하는 작동 전극의 제1 구성인 금속기재를 준비하는 준비 단계;
포도당 산화효소(glucose oxidase)와, 포도당 산화효소와 가교 결합(cross link)하여 포도당 산화효소를 고정(immobilizing)하는 제1 고정 물질을 각각 포함하는 작동 전극의 제2 구성인 반응층을 금속기재 상에 형성하는 반응층 형성 단계;
반응층의 포도당 산화효소를 추가 고정하는 제2 고정 물질을 포함하는 작동 전극의 제3 구성인 고정층을 형성하되 반응층을 덮도록 형성하는 고정층 형성 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서의 제조방법.
As a method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor comprising a working electrode in contact with blood to generate an electrochemical phenomenon,
A preparation step of preparing a metal substrate that is a first configuration of a working electrode including stainless steel;
The reaction layer, which is the second configuration of the working electrode, each comprising a glucose oxidase and a first immobilizing material for immobilizing glucose oxidase by cross-linking with glucose oxidase, is formed on a metal substrate. A step of forming a reaction layer to form a reaction layer;
A fixed layer forming step of forming a fixed layer, which is a third configuration of the working electrode including a second fixing material for additionally fixing glucose oxidase in the reaction layer, but covering the reaction layer;
Method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor comprising a.
제10항에 있어서,
상기 반응층 형성 단계는,
혈액과 접촉하는 금속기재의 부위를 제1 고정 물질과 포도당 산화효소가 섞인 제1 용액에 침지(soaking)시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서의 제조방법.
The method of claim 10,
The step of forming the reaction layer,
A method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor comprising the step of immersing a portion of a metal substrate in contact with blood in a first solution in which a first fixing material and a glucose oxidase are mixed.
제11항에 있어서,
상기 제1 용액은 0.12 % (v/v) 내지 0.13 % (v/v) 함량의 제1 고정 물질이 포함된 용액에 포도당 산화효소가 섞인 용액인 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서의 제조방법.
The method of claim 11,
The first solution is a method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor, characterized in that the solution containing a first fixing material of 0.12% (v/v) to 0.13% (v/v) is mixed with glucose oxidase.
제12항에 있어서,
상기 고정층 형성 형성 단계는,
반응층이 형성된 금속기재의 부위를 제2 고정 물질이 포함된 제2 용액에 침지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서의 제조방법.
The method of claim 12,
The forming step of forming the fixed layer,
A method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor comprising the step of immersing a portion of the metal substrate on which the reaction layer is formed in a second solution containing a second fixing material.
제13항에 있어서,
상기 제2 용액은 1.4 % (v/v) 내지 1.6 % (v/v) 함량의 제2 고정 물질이 포함된 용액인 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서의 제조방법.
The method of claim 13,
The second solution is a method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor, characterized in that it is a solution containing a second fixing material in an amount of 1.4% (v/v) to 1.6% (v/v).
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기화학적 혈당센서는,
작동 전극에서의 전기화학적 현상에 따라 생성되는 전류의 측정을 위해 구비된 상대 전극(counter electrode)과, 작동 전극으로의 전압 인가를 위해 구비된 기준 전극(reference electrode)을 더 포함하되, 혈당측정기에 삽입 가능하도록 구현되며, 혈당측정기에서 금속기재와 기준 전극 간에 일정 크기의 전압이 인가되되 금속기재에 더 낮은 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서의 제조 방법.
The method according to any one of claims 10 to 14,
The electrochemical blood glucose sensor,
Further comprising a counter electrode provided for measuring the current generated according to the electrochemical phenomenon in the working electrode, and a reference electrode provided for applying a voltage to the working electrode, wherein the blood glucose meter The method of manufacturing an electrochemical blood glucose sensor, characterized in that a voltage of a predetermined size is applied between the metal substrate and the reference electrode in a blood glucose meter and a lower voltage is applied to the metal substrate.
제15항에 있어서,
상기 일정 크기는 0.07 V 내지 0.13 V인 것을 특징으로 하는 전기화학적 혈당센서.
The method of claim 15,
The predetermined size is an electrochemical blood glucose sensor, characterized in that 0.07 V to 0.13 V.
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