KR20230041878A - Bio sensor - Google Patents
Bio sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230041878A KR20230041878A KR1020210124807A KR20210124807A KR20230041878A KR 20230041878 A KR20230041878 A KR 20230041878A KR 1020210124807 A KR1020210124807 A KR 1020210124807A KR 20210124807 A KR20210124807 A KR 20210124807A KR 20230041878 A KR20230041878 A KR 20230041878A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- biosensor
- layer
- working electrode
- viscosity control
- barrier layer
- Prior art date
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 39
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 35
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 35
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 23
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 150
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 35
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 32
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 claims description 15
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 claims description 12
- 108010015776 Glucose oxidase Proteins 0.000 claims description 11
- 239000004366 Glucose oxidase Substances 0.000 claims description 11
- 229940116332 glucose oxidase Drugs 0.000 claims description 11
- 235000019420 glucose oxidase Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 11
- 108010050375 Glucose 1-Dehydrogenase Proteins 0.000 claims description 10
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 7
- UMCMPZBLKLEWAF-BCTGSCMUSA-N 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]propane-1-sulfonate Chemical compound C([C@H]1C[C@H]2O)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC(=O)NCCC[N+](C)(C)CCCS([O-])(=O)=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 UMCMPZBLKLEWAF-BCTGSCMUSA-N 0.000 claims description 6
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 claims description 5
- DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);octadecacyanide Chemical compound [Fe+2].[Fe+2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] DCYOBGZUOMKFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960003351 prussian blue Drugs 0.000 claims description 5
- 239000013225 prussian blue Substances 0.000 claims description 5
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920003934 Aciplex® Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003937 Aquivion® Polymers 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920003935 Flemion® Polymers 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 claims description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical group OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 claims description 3
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical group [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 16
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 10
- 102000015728 Mucins Human genes 0.000 description 9
- 108010063954 Mucins Proteins 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002668 Pd-Cu Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229940051875 mucins Drugs 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 2
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 2
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 2-(3-phenylmethoxyphenyl)-1,3-thiazole-4-carbaldehyde Chemical compound O=CC1=CSC(C=2C=C(OCC=3C=CC=CC=3)C=CC=2)=N1 OEPOKWHJYJXUGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBECDWUDYQOTSW-UHFFFAOYSA-N 2-ethylbut-3-enal Chemical compound CCC(C=C)C=O CBECDWUDYQOTSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N D-glucono-1,5-lactone Chemical compound OC[C@H]1OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O PHOQVHQSTUBQQK-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 1
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N Ethenol Chemical compound OC=C IMROMDMJAWUWLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001890 Novodur Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000001055 blue pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- IPZIVCLZBFDXTA-UHFFFAOYSA-N ethyl n-prop-2-enoylcarbamate Chemical compound CCOC(=O)NC(=O)C=C IPZIVCLZBFDXTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 230000009975 flexible effect Effects 0.000 description 1
- 235000012209 glucono delta-lactone Nutrition 0.000 description 1
- 229960003681 gluconolactone Drugs 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- JTHNLKXLWOXOQK-UHFFFAOYSA-N n-propyl vinyl ketone Natural products CCCC(=O)C=C JTHNLKXLWOXOQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003518 norbornenyl group Chemical group C12(C=CC(CC1)C2)* 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000004260 plant-type cell wall biogenesis Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001483 poly(ethyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- LDQICAMJIICDLF-UHFFFAOYSA-N potassium;iron(2+);iron(3+);hexacyanide Chemical group [K+].[Fe+2].[Fe+3].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-] LDQICAMJIICDLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000013076 target substance Substances 0.000 description 1
- 210000001138 tear Anatomy 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
- G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
- G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F14/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
- C08F14/18—Monomers containing fluorine
- C08F14/20—Vinyl fluoride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F14/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
- C08F14/18—Monomers containing fluorine
- C08F14/22—Vinylidene fluoride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/14—Esterification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/34—Introducing sulfur atoms or sulfur-containing groups
- C08F8/36—Sulfonation; Sulfation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/40—Introducing phosphorus atoms or phosphorus-containing groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/001—Enzyme electrodes
- C12Q1/005—Enzyme electrodes involving specific analytes or enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/26—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase
- C12Q1/28—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase involving peroxidase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/26—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase
- C12Q1/32—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase involving dehydrogenase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/54—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving glucose or galactose
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
- G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 바이오 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 작업 전극 및 기준 전극을 포함하는 바이오 센서에 관한 것이다.The present invention relates to biosensors. More specifically, it relates to a biosensor comprising a working electrode and a reference electrode.
인간의 평균 수명이 증가함에 따라, 헬스 케어 산업이 급속히 팽창하고 있다. 특히, 여러 가지 생체 신호들을 편리하게 측정할 수 있는 바이오 센서에 대한 요구가 점차 증가하고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION As the average human lifespan increases, the health care industry is rapidly expanding. In particular, a demand for a biosensor capable of conveniently measuring various biosignals is gradually increasing.
바이오 센서는 체액(땀, 눈물, 혈액 등)에 포함된 화학종들과 반응하는 효소를 사용할 수 있다. 상기 효소가 상기 화학종과 반응하여 전류가 발생하면, 이를 측정하여 해당 화학종의 농도를 측정한다.Biosensors can use enzymes that react with chemical species contained in bodily fluids (sweat, tears, blood, etc.). When the enzyme reacts with the chemical species to generate current, the current is measured to measure the concentration of the chemical species.
바이오 센서에 대한 연구들은 예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-1107506호에 개시된 바와 같이, 글루코스(glucose)의 글루코노락톤 (gluconolactone)으로의 산화를 촉진하는 글루코스 산화 효소(glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소와 같은 효소의 고정에 기반을 두고 있다.Studies on biosensors, for example, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1107506, glucose oxidase that promotes the oxidation of glucose to gluconolactone or glucose It is based on the immobilization of enzymes such as dehydrogenase.
글루코스는 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 체액 또는 타액에 포함된 글루코스의 농도를 측정하는 바이오 센서에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.Glucose is a nutrient source for a wide range of organisms, and is a component that plays a fundamental role in energy supply, carbon storage, biosynthesis, and carbon skeleton and cell wall formation. The concentration of glucose contained in body fluids or saliva is measured through potential difference or current measurement. Research on biosensors that do this is being actively conducted.
글루코스 센싱 대상체가 되는 체액 또는 타액에 포함된 방해 인자 물질에 따라 작업 전극의 감지 성능 및 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서, 감지 성능 및 신뢰성이 개선된 작업 전극 및 이를 포함하는 바이오 센서의 연구 개발이 필요하다.Sensing performance and reliability of the working electrode may be degraded depending on an interfering substance included in bodily fluid or saliva, which is a glucose sensing target. Therefore, there is a need for research and development of a working electrode with improved sensing performance and reliability and a biosensor including the same.
본 발명의 일 과제는 감지 성능 및 신뢰성이 향상된 바이오 센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a biosensor having improved sensing performance and reliability.
1. 기판; 및 상기 기판 상에 서로 이격되어 배치된 작업 전극 및 기준 전극을 포함하고, 상기 작업 전극은 상기 기판 상에 형성된 도전층; 상기 도전층 상에 형성되고 측정 대상 물질과 반응하는 효소층; 상기 효소층 상에 형성되고, 불소계 음이온성 고분자를 포함하는 배리어층; 및 상기 배리어층 상에 형성된 점도 조절층을 포함하는, 바이오 센서.1. substrate; and a working electrode and a reference electrode disposed spaced apart from each other on the substrate, wherein the working electrode includes a conductive layer formed on the substrate; an enzyme layer formed on the conductive layer and reacting with the measurement target material; a barrier layer formed on the enzyme layer and containing a fluorine-based anionic polymer; and a viscosity control layer formed on the barrier layer.
2. 위 1에 있어서, 상기 불소계 음이온성 고분자는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐플루오라이드(polyvinylfluoride, PVF), 폴리비닐리딘플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌(polyethylene tetrafluoroethylene, ETFE) 중 적어도 하나의 말단에 카르복실기, 인산기 및 술폰산기 중 적어도 하나가 결합된 화합물인, 바이오 센서.2. In the above 1, the fluorine-based anionic polymer is polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylfluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyethylenetetrafluoro A biosensor, which is a compound in which at least one of a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group is bonded to at least one terminal of polyethylene tetrafluoroethylene (ETFE).
3. 위 1에 있어서, 상기 불소계 음이온성 고분자는 나피온(Nafion), 아퀴비온(Aquivion), 플레미온(Flemion) 및 에이씨플렉스(Aciplex) 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.3. The biosensor according to 1 above, wherein the fluorine-based anionic polymer includes at least one of Nafion, Aquivion, Flemion, and Aciplex.
4. 위 1에 있어서, 상기 점도 조절층은 점도 조절제를 포함하고,4. The method of 1 above, wherein the viscosity control layer includes a viscosity control agent,
상기 점도 조절제는 술폰산기를 함유한 음이온성 계면활성제, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기(aryl group)를 함유한 계면활성제, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 헤테로아릴기(heteroaryl group)를 함유한 계면활성제 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.The viscosity modifier is an anionic surfactant containing a sulfonic acid group, a surfactant containing a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 6 to 12 carbon atoms ( A biosensor comprising at least one of surfactants containing a heteroaryl group).
5. 위 4에 있어서, 상기 점도 조절제는 Triton X-100, CHAPS(3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate) 및 SDS(sodium dodecyl sulfate) 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서. 5. The biosensor according to 4 above, wherein the viscosity modifier includes at least one of Triton X-100, CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate), and sodium dodecyl sulfate (SDS).
6. 위 1에 있어서, 상기 효소층은 글루코스 산화 효소(Glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소(Glucose dehydrogenase)를 포함하는, 바이오 센서.6. The biosensor according to 1 above, wherein the enzyme layer includes glucose oxidase or glucose dehydrogenase.
7. 위 1에 있어서, 상기 측정 대상 물질은 타액 내 함유된 글루코스인, 바이오 센서.7. The biosensor according to 1 above, wherein the substance to be measured is glucose contained in saliva.
8. 위 1에 있어서, 상기 도전층은 금속층 및 금속 보호층을 포함하는, 바이오 센서.8. The biosensor according to 1 above, wherein the conductive layer includes a metal layer and a metal protective layer.
9. 위 8에 있어서, 상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 팔라듐(Pd) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.9. In the above 8, the metal layer is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), tin (Sn), molybdenum (Mo), A biosensor comprising at least one of cobalt (Co), palladium (Pd), and alloys thereof.
10. 위 8에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는, 바이오 센서.10. The biosensor according to 8 above, wherein the metal protective layer includes ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide).
11. 위 1에 있어서, 상기 도전층 및 상기 효소층 사이에 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층이 더 배치되는, 바이오 센서.11. The biosensor according to 1 above, wherein an electron transport layer including an electron transporter is further disposed between the conductive layer and the enzyme layer.
12. 위 11에 있어서, 상기 전자 수송체는 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함하는, 바이오 센서.12. The biosensor according to 11 above, wherein the electron transporter includes Prussian blue.
13. 위 1에 있어서, 상기 배리어층은 인산 염 화합물을 더 포함하는, 바이오 센서.13. The biosensor according to 1 above, wherein the barrier layer further comprises a phosphate compound.
14. 위 13에 있어서, 상기 인산 염 화합물의 함량은 상기 배리어층의 총 중량 대비 5 중량% 미만인, 바이오 센서.14. The biosensor according to 13 above, wherein the content of the phosphate compound is less than 5% by weight based on the total weight of the barrier layer.
15. 위 1에 있어서, 상기 점도 조절층은 인산 염 화합물을 더 포함하는, 바이오 센서.15. The biosensor according to 1 above, wherein the viscosity control layer further comprises a phosphate compound.
16. 위 15에 있어서, 상기 인산 염 화합물의 함량은 상기 점도 조절층의 총 중량 대비 5 중량% 미만인, 바이오 센서.16. The biosensor according to 15 above, wherein the content of the phosphate compound is less than 5% by weight based on the total weight of the viscosity control layer.
17. 위 1에 있어서, 상기 배리어층은 상기 측정 대상 물질과 상이한 방해 인자 물질을 밀어내는, 바이오 센서.17. The biosensor according to 1 above, wherein the barrier layer pushes out an interfering material different from the measurement target material.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 바이오 센서에 포함된 작업 전극은 도전층 및 효소층 상에 불소계 음이온성 고분자를 포함하는 배리어층을 포함할 수 있다. 이 경우, 음이온성 뮤신이 글루코스 산화 효소 및 글루코스 탈수소 효소에 흡착되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 바이오 센서의 센싱 감도 및 신뢰성이 개선될 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, the working electrode included in the biosensor may include a barrier layer including a fluorine-based anionic polymer on the conductive layer and the enzyme layer. In this case, the adsorption of anionic mucin to glucose oxidase and glucose dehydrogenase can be suppressed. Accordingly, sensing sensitivity and reliability of the biosensor may be improved.
예시적인 실시예들에 따르면, 바이오 센서의 작업 전극은 상기 배리어층 상에 점도 조절층을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 측정 대상 물질과 상이한 방해 인자 물질이 소수성 결합을 하여 응집되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 측정 대상 물질의 감지를 방해하는 응집체가 감소하여 작업 전극의 감도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.According to example embodiments, the working electrode of the biosensor may further include a viscosity control layer on the barrier layer. In this case, it is possible to suppress aggregation of an interference factor material different from the measurement target material through hydrophobic bonding. Accordingly, the sensitivity and reliability of the working electrode may be improved by reducing agglomerates that hinder detection of the measurement target material.
상술한 배리어층 및 점도 조절층을 포함하는 예시적인 실시예들은 별도의 전처리 또는 필터 장치 없이 방해 인자 물질에 의한 작업 전극의 감지 성능 저하를 억제할 수 있다. 이에 따라, 처리 시간 및 비용을 절감하면서도 바이오 센서의 감지 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있다.Exemplary embodiments including the above-described barrier layer and the viscosity control layer can suppress deterioration in the sensing performance of the working electrode due to the interference factor material without a separate pretreatment or filter device. Accordingly, it is possible to improve sensing performance and reliability of the biosensor while reducing processing time and cost.
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 3은 예시적인 실시예 및 비교예들에 따른 바이오 센서의 감지 성능을 나타내는 개략적인 그래프이다.1 and 2 are schematic plan and cross-sectional views illustrating a biosensor according to example embodiments.
3 is a schematic graph showing sensing performance of biosensors according to exemplary embodiments and comparative examples.
본 발명의 실시예들은 기판, 작업 전극 및 기준 전극을 포함하는 바이오 센서를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a biosensor including a substrate, a working electrode and a reference electrode.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.With reference to the following drawings, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the contents of the above-described invention, so the present invention is described in such drawings should not be construed as limited to
도 1 및 도 2는 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서를 나타내는 개략적인 평면도 및 단면도이다. 구체적으로, 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 바이오 센서를 두께 방향으로 절단한 개략적인 단면도이다.1 and 2 are schematic plan and cross-sectional views illustrating a biosensor according to example embodiments. Specifically, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the biosensor taken along line II' of FIG. 1 in a thickness direction.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서(10)는 작업 전극(working electrode, 100), 기준 전극(reference electrode, 200), 기판(300) 및 배선(310)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the
예를 들면, 작업 전극(100)은 바이오 센서(10)의 측정 대상 물질(예를 들면, 글루코스)의 산화-환원 반응이 일어나는 전극으로 제공될 수 있다.For example, the working
기판(300)은 작업 전극(100), 기준 전극(200), 배선(310) 등이 배치되는 기재로 제공될 수 있다.The
예를 들어, 기판(300)은 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름일 수 있다.For example, the
예를 들면, 기판(300)은 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 필름이 사용될 수 있다. 또한, 상기 기판(300)은 (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 포함할 수 있다.For example, the
기판(300)의 두께는 제한되지 않으나, 강도, 취급성, 작업성, 박층성 등을 고려하여 1 내지 500 ㎛일 수 있다. 바람직하게는, 기판(300)의 두께는 1 내지 300 ㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 5 내지 200 ㎛일 수 있다.The thickness of the
예를 들면, 기판(300)으로 사용되는 기재 필름에는 1종 이상의 첨가제가 함유될 수 있다. 첨가제는 예를 들면, 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 포함할 수 있다.For example, a base film used as the
일부 실시예들에 있어서, 상기 기재 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층 및/또는 가스 배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.In some embodiments, the base film may include various functional layers such as a hard coating layer, an antireflection layer, and/or a gas barrier layer on one or both surfaces of the film.
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.In some embodiments, the base film may be surface treated. For example, the surface treatment may include dry treatment such as plasma treatment, corona treatment, and primer treatment, and chemical treatment such as alkali treatment including saponification treatment.
예를 들면, 기판(300) 상에 절연막이 더 형성될 수 있고, 상기 절연막은 도전층(110)과 동일 레벨에서 도전층(110)의 주변부에 형성될 수 있다.For example, an insulating film may be further formed on the
도 2에 도시된 바와 같이, 작업 전극(100)은 도전층(110), 효소층(120), 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the working
작업 전극(100)은 예를 들면, 효소층(120)을 구성하는 물질 및 측정 대상 물질의 반응에 의해 발생된 전기적 신호를 감지할 수 있다.The working
예시적인 실시예들에 있어서, 도전층(110)은 바이오 센서(10)의 기판(300) 상에 배치되어 측정 대상 물질의 화학 반응에서 발생한 전자 또는 정공이 전달되는 통로로 제공될 수 있다.In example embodiments, the
일부 실시예들에 있어서, 도전층(110)은 금속층 및 금속 보호층을 포함할 수 있다. 상기 금속 보호층은 상기 금속층의 상면을 커버하도록 배치될 수 있다.In some embodiments, the
예를 들면, 상기 금속 보호층은 상기 금속층과 직접 접촉하여 적층될 수 있다. 상기 금속 보호층은 측정 대상 물질의 화학 반응으로 인해 상기 금속층이 산화되는 것을 방지할 수 있다.For example, the metal protective layer may be laminated in direct contact with the metal layer. The metal protective layer may prevent the metal layer from being oxidized due to a chemical reaction of a material to be measured.
예를 들면, 상기 금속 보호층은 상기 금속층이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 상기 금속층을 구성하는 금속 성분의 산화를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 금속층에 의해 감지되는 전기적 신호의 신뢰성이 향상될 수 있다.For example, the metal protection layer may prevent the metal layer from directly contacting air, thereby preventing oxidation of a metal component constituting the metal layer. Accordingly, reliability of an electrical signal sensed by the metal layer may be improved.
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), 팔라듐(Pd) 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In some embodiments, the metal layer may include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), tin (Sn), molybdenum (Mo), It may include at least one of cobalt (Co), palladium (Pd), and alloys thereof.
예를 들면, 상기 금속층은 APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy)을 포함할 수 있다. For example, the metal layer may include an Ag-Pd-Cu alloy (APC alloy).
일 실시예에 있어서, 상기 금속층은 Au, Ag, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy) 및 Pt 중 적어도 하나로 형성될 수도 있다. 이 경우, 도전층(110)의 전기 전도성이 향상되어 저항이 감소될 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 감지 성능을 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the metal layer may be formed of at least one of Au, Ag, APC alloy (Ag-Pd-Cu alloy), and Pt. In this case, electrical conductivity of the
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속층의 두께는 500 내지 4,000 Å일 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 작업 전극(100)의 우수한 검출 성능을 확보할 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속층의 두께는 1,000 내지 3,000 Å일 수 있다.In some embodiments, the thickness of the metal layer may be 500 to 4,000 Å. Within the above thickness range, excellent detection performance of the working
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)만으로 형성될 수 있다. 상기 ITO 및 IZO는 전기 전도성을 가지면서도 화학적으로 안정하여 상기 금속층을 산화-환원 반응으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.In some embodiments, the metal protective layer may include indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). For example, the metal protective layer may be formed of only indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). The ITO and IZO have electrical conductivity and are chemically stable, so that the metal layer can be effectively protected from an oxidation-reduction reaction.
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속 보호층의 두께는 100 내지 800 Å일 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 상기 금속층을 효과적으로 보호할 수 있으며, 도전층(110)의 전기 전도성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속 보호층의 두께는 300 내지 500 Å일 수 있다.In some embodiments, the thickness of the metal protective layer may be 100 to 800 Å. Within the thickness range, the metal layer can be effectively protected, and electrical conductivity of the
예시적인 실시예들에 있어서, 상술한 도전층(110) 상에 효소층(120)이 배치될 수 있다.In example embodiments, the
예를 들면, 효소층(120)은 측정 대상 물질과 화학 반응하여 전기적 신호를 발생시키는 층으로 제공될 수 있다.For example, the
예시적인 실시예들에 있어서, 측정 대상 물질은 글루코스일 수 있다.In example embodiments, a substance to be measured may be glucose.
일부 실시예들에 있어서, 효소층(120)은 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소를 포함할 수 있다.In some embodiments, the
예를 들면, 측정 대상 물질인 시료가 작업 전극(100)에 접촉하면, 시료에 포함되어 있는 글루코스가 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소에 의하여 산화되고, 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소는 환원될 수 있다.For example, when a sample, which is a material to be measured, contacts the working
이 경우, 후술할 전자 수송층에 포함된 전자 수송체는 환원된 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소를 산화시키고, 자신은 환원될 수 있다. 환원된 전자 수송체는 예를 들면, 일정 전압이 가해진 전극 표면에서 전자를 잃고 전기화학적으로 다시 산화될 수 있다. 시료 내의 글루코스 농도는 전자 수송체가 산화되는 과정에서 발생되는 전류량에 비례하므로, 이 전류량을 측정함으로써 글루코스 농도를 측정할 수 있다.In this case, the electron transporter included in the electron transport layer to be described later oxidizes the reduced glucose oxidase or glucose dehydrogenase and may itself be reduced. The reduced electron transporter may lose electrons and be electrochemically oxidized again, for example at the electrode surface to which a constant voltage is applied. Since the glucose concentration in the sample is proportional to the amount of current generated in the process of oxidizing the electron transporter, the glucose concentration can be measured by measuring the amount of current.
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.In some embodiments, the glucose oxidase or glucose dehydrogenase may be immobilized through a binder. The binder may include a binder commonly used in the art, and may include, for example, chitosan.
일부 실시예들에 있어서, 효소층(120)의 두께는 0.5 내지 10 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 5 ㎛일 수 있다. 이 경우, 센싱 농도의 상한이 적절히 유지되면서 센싱 감도 및 센싱 속도가 증가할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 감지 성능 및 신뢰성이 개선될 수 있다.In some embodiments, the thickness of the
일부 실시예들에 있어서, 상술한 도전층(110) 및 효소층(120) 사이에 전자 수송체를 포함하는 전자 수송층이 더 포함될 수 있다.In some embodiments, an electron transport layer including an electron transporter may be further included between the aforementioned
예를 들면, 상기 전자 수송층은 상술한 측정 대상 물질의 화학 반응에서 발생한 전자 또는 정공을 도전층(110)까지 전달할 수 있다.For example, the electron transport layer may transfer electrons or holes generated from the above-described chemical reaction of the measurement target material to the
전자 수송체는 예를 들면, 효소층(120)에서 일어나는 측정 대상 물질의 화학 반응에서 발생한 전자/정공을 수용하여 산화 또는 환원되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 산화 또는 환원을 통해 전자/정공을 도전층(110)에 전달할 수 있다.The electron transporter may include, for example, a material that is oxidized or reduced by accepting electrons/holes generated from a chemical reaction of a material to be measured in the
예를 들면, 전자 수송체는 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함할 수 있다. 이 경우, 프러시안 블루의 높은 산화성으로 인하여 작업 전극(100)의 전기적 감도를 향상시킬 수 있다.For example, the electron transporter may include Prussian blue. In this case, the electrical sensitivity of the working
상기 프러시안 블루는 헥사시아노철(II)산철(III)칼륨이 주성분인 청색 안료를 의미할 수 있다.The Prussian blue may refer to a blue pigment whose main component is potassium iron (III) hexacyanoferrate (II) acid.
예를 들면, 작업 전극(100)의 측정 대상 물질은 인체의 타액, 땀, 체액 및 혈액 중 적어도 하나에 함유된 글루코스일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 측정 대상 물질은 타액 내 함유된 글루코스일 수 있다.For example, the material to be measured by the working
예를 들면, 상기 타액 내 함유된 음이온성 뮤신(mucin)은 측정 대상 물질을 감지할 때 방해 인자 물질로 기능할 수 있다. 이 경우, 상기 뮤신은 효소층(120)의 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소와 흡착될 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 센싱 감도 및 신뢰성이 저하될 수 있다.For example, anionic mucin contained in the saliva may function as a disturbance factor when sensing a target substance to be measured. In this case, the mucin may be adsorbed with the glucose oxidase or glucose dehydrogenase of the
예를 들면, 상기 뮤신을 포함하는 타액 내 방해 인자 물질을 제거하기 위하여 원심분리, 방해 인자 물질 추출 또는 실린지 필터링(Syringe filtering) 등의 방법이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 방법은 시료(예를 들면, 타액)를 별도로 전처리하거나 필터 처리한 후 센싱 전극에 접촉시키므로 감지 시간 및 비용이 증가할 수 있다.For example, methods such as centrifugation, extraction of interfering factors, or syringe filtering may be used to remove interfering substances in the mucin-containing saliva. However, since the above method contacts the sensing electrode after separately pre-processing or filtering the sample (eg, saliva), sensing time and cost may increase.
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 효소층(120) 상에 불소계 음이온성 고분자를 포함하는 배리어층(130)이 형성될 수 있다.In exemplary embodiments of the present invention, a
일부 실시예들에 있어서, 상기 배리어층(130)은 측정 대상 물질과 상이한 방해 인자 물질을 밀어낼 수 있다.In some embodiments, the
예를 들면, 상기 불소계 음이온성 고분자는 음이온 간 척력에 의해 타액 내 음이온성 뮤신을 밀어내어 효소층(120)과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 뮤신이 글루코스 산화 효소 및 글루코스 탈수소 효소에 흡착되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 센싱 감도 및 신뢰성이 개선될 수 있다.For example, the fluorine-based anionic polymer can prevent contact with the
일부 실시예들에 있어서, 상기 불소계 음이온성 고분자는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐플루오라이드(polyvinylfluoride, PVF), 폴리비닐리딘플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 및 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌(polyethylene tetrafluoroethylene, ETFE) 중 적어도 하나의 말단에 카르복실기(-COOH), 인산기(-PO3H2) 및 술폰산기(-SO3H) 중 적어도 하나가 결합된 화합물일 수 있다.In some embodiments, the fluorine-based anionic polymer is polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylfluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyethylenetetrafluoro It may be a compound in which at least one of a carboxyl group (-COOH), a phosphoric acid group (-PO 3 H 2 ), and a sulfonic acid group (-SO 3 H) is bonded to at least one terminal of ethylene (polyethylene tetrafluoroethylene, ETFE).
예를 들면, 상기 불소계 음이온성 고분자는 나피온(Nafion), 아퀴비온(Aquivion), 플레미온(Flemion) 및 에이씨플렉스(Aciplex) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 방해 인자 물질이 효소층(120)에 흡착되는 것을 방지하면서도 이온 교환을 통해 측정 대상 물질을 원활히 통과시킬 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 센싱 감도가 개선될 수 있다.For example, the fluorine-based anionic polymer may include at least one of Nafion, Aquivion, Flemion, and Aciplex. In this case, the material to be measured can be smoothly passed through ion exchange while preventing the interfering factor material from adsorbing to the
예시적인 실시예들에 있어서, 상술한 불소계 음이온성 고분자 및 완충 용액을 혼합하여 불소계 음이온성 고분자 수용액을 형성할 수 있다.In exemplary embodiments, an aqueous solution of the fluorine-based anionic polymer may be formed by mixing the above-described fluorine-based anionic polymer and a buffer solution.
예를 들면, 상기 완충 용액은 PBS(Phosphate buffered saline) 완충 용액을 포함할 수 있다.For example, the buffer solution may include a Phosphate Buffered Saline (PBS) buffer solution.
예를 들면, 상기 불소계 음이온성 고분자 수용액에 투입되는 불소계 음이온성 고분자의 함량은 완충 용액 총 중량 대비 0.1 내지 5 중량%일 수 있다. 이 경우, 방해 인자 물질(예를 들면, 뮤신)을 충분히 제거하면서도 수용액의 산도가 저하되어 효소 활성도가 감소하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 감지 성능 및 신뢰성을 함께 개선할 수 있다.For example, the content of the fluorine-based anionic polymer added to the aqueous solution of the fluorine-based anionic polymer may be 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the buffer solution. In this case, it is possible to suppress a decrease in enzyme activity due to a decrease in acidity of the aqueous solution while sufficiently removing interfering substances (eg, mucin). Accordingly, the sensing performance and reliability of the working
예를 들면, 형성된 불소계 음이온성 고분자 수용액을 효소층(120) 상에 도포 및 건조하여 배리어층(130)을 형성할 수 있다.For example, the
상기 도포는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 도포법이 사용될 수 있으며, 예를 들면 다양한 프린팅 방법이 사용될 수 있다.For the application, a coating method commonly used in the art may be used, and various printing methods may be used, for example.
일부 실시예들에 있어서, 배리어층(130)은 완충 용액에서 유래한 인산 염 화합물을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 인산 염 화합물이 불소계 음이온성 고분자가 효소층(120) 상에 고정되도록 기여할 수 있다. 이에 따라, 배리어층(130)이 효소층(120) 상에 더 안정적으로 형성될 수 있다.In some embodiments, the
상기 인산 염 화합물의 함량은 배리어층(130)의 총 중량 대비 5 중량% 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%일 수 있다. 이에 따라, 방해 인자 물질이 효소층(120)에 흡착되는 것을 방지하면서도 배리어층(130)의 기계적 안정성이 향상될 수 있다.The amount of the phosphate compound may be less than 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, based on the total weight of the
예를 들면, 방해 인자 물질(예를 들면, 뮤신)끼리 소수성 결합을 하여 응집될 수 있다. 이 경우, 응집체가 전극 표면에서 측정 대상 물질 및 작업 전극(100)의 반응을 방해할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 감도 및 신뢰성이 저하될 수 있다.For example, interfering factor substances (eg, mucins) may be aggregated by hydrophobic bonding. In this case, the agglomerates may interfere with the reaction of the measuring target material and the working
본 발명의 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 배리어층(130) 상에 점도 조절층(140)이 형성될 수 있다.In exemplary embodiments of the present invention, a
예를 들면, 점도 조절층(140)은 점도 조절제를 포함하여 상술한 방해 인자 물질의 응집 현상을 억제할 수 있다. 이에 따라, 측정 대상 물질의 감지를 방해하는 응집체가 감소하여 작업 전극(100)의 감도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.For example, the
예를 들면, 상기 점도 조절제에 의해 시료(예를 들면, 타액)의 점도가 감소되어, 시료 자체의 매트릭스 효과(matrix effect)를 억제할 수 있다. 이 경우, 측정 대상 물질 및 다른 물질과의 반응이 감소하여 효소층(120)에서의 반응 속도 및 정확도가 증가할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 감지 성능 및 감지 효율이 개선될 수 있다.For example, the viscosity of a sample (eg, saliva) is reduced by the viscosity modifier, so that a matrix effect of the sample itself can be suppressed. In this case, the reaction rate and accuracy in the
상기 매트릭스 효과는 감지 타겟 및 측정 대상 물질 내의 다른 물질(예를 들면, 방해 인자 물질) 사이의 반응에 의해 실제보다 감지 타겟의 농도가 낮게 측정되어, 동일한 농도를 측정하는데 소요되는 시간 및 감지 정확도가 저하되는 현상을 의미할 수 있다.In the matrix effect, the concentration of the detection target is measured lower than the actual one due to a reaction between the detection target and another substance (eg, an interference factor substance) in the measurement target material, so that the time and detection accuracy required to measure the same concentration are reduced. It could mean a deterioration.
일부 실시예들에 있어서, 점도 조절제는 술폰산기를 함유한 음이온성 계면활성제, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기(aryl group)를 함유한 계면활성제, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 헤테로아릴기(heteroaryl group)를 함유한 계면활성제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 술폰산기를 함유한 음이온성 계면활성제의 술폰산기 및/또는 아릴기를 함유한 계면활성제의 아릴기가 음이온성 방해 인자(예를 들면, 뮤신)들을 분리 및 이격시켜 응집을 억제할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 감도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.In some embodiments, the viscosity modifier is an anionic surfactant containing a sulfonic acid group, a surfactant containing a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted C 6 to 12 aryl group. It may include at least one of surfactants containing 12 heteroaryl groups. In this case, the sulfonic acid group of the anionic surfactant containing a sulfonic acid group and/or the aryl group of the surfactant containing an aryl group separates and separates anionic interfering factors (eg, mucins) to inhibit aggregation. Accordingly, sensitivity and reliability of the working
일부 실시예들에 있어서, 점도 조절제는 Triton X-100, CHAPS(3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate) 및 SDS(sodium dodecyl sulfate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In some embodiments, the viscosity modifier may include at least one of Triton X-100, CHAPS (3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate), and sodium dodecyl sulfate (SDS).
예시적인 실시예들에 있어서, 상술한 점도 조절제 및 완충 용액을 혼합하여 점도 조절제 수용액을 형성할 수 있다.In exemplary embodiments, an aqueous viscosity modifier may be formed by mixing the aforementioned viscosity modifier and a buffer solution.
예를 들면, 상기 완충 용액은 PBS 완충 용액을 포함할 수 있다.For example, the buffer solution may include a PBS buffer solution.
예를 들면, 상기 점도 조절제 수용액에 투입되는 점도 조절제의 함량은 완충 용액 총 중량 대비 0.05 내지 10 중량%일 수 있다. 이 경우, 방해 인자 물질의 응집을 충분히 억제하면서도 점도가 지나치게 저하되어 도포 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극(100)의 감지 성능 및 기계적 안정성을 함께 개선할 수 있다.For example, the amount of the viscosity modifier added to the aqueous solution of the viscosity modifier may be 0.05 to 10% by weight based on the total weight of the buffer solution. In this case, while sufficiently suppressing the aggregation of the interfering factor substance, it is possible to prevent the occurrence of coating defect due to an excessive decrease in viscosity. Accordingly, the sensing performance and mechanical stability of the working
예를 들면, 형성된 점도 조절제 수용액을 배리어층(130) 상에 도포 및 건조하여 점도 조절층(140)을 형성할 수 있다.For example, the
상기 도포는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 도포법이 사용될 수 있으며, 예를 들면 다양한 프린팅 방법이 사용될 수 있다.For the application, a coating method commonly used in the art may be used, and various printing methods may be used, for example.
일부 실시예들에 있어서, 점도 조절층(140)은 완충 용액에서 유래한 인산 염 화합물을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 인산 염 화합물이 점도 조절제가 배리어층(130) 상에 고정되도록 기여할 수 있다. 이에 따라, 점도 조절층(140)이 배리어층(130) 상에 더 안정적으로 형성될 수 있다.In some embodiments, the
상기 인산 염 화합물의 함량은 점도 조절층(140)의 총 중량 대비 5 중량% 미만일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%일 수 있다. 이에 따라, 방해 인자가 응집되는 것을 방지하면서도 점도 조절층(140)의 기계적 안정성이 향상될 수 있다.The content of the phosphate compound may be less than 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, based on the total weight of the
예를 들면, 배리어층(130)에 포함된 불소계 음이온성 고분자는 내부 불소 성분에 의해 접촉각이 증가할 수 있다. 이에 따라, 점도 조절층(140)이 배리어층(130) 상에 더욱 안정적으로 형성 및 고정될 수 있다.For example, the contact angle of the fluorine-based anionic polymer included in the
상술한 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)을 포함하는 예시적인 실시예들은 별도의 전처리 또는 필터 장치 없이 시료(예를 들면, 타액) 중 방해 인자 물질이 작업 전극(100)의 감지 성능을 저하시키는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 처리 시간 및 비용을 절감하면서도 작업 전극(100)의 감지 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있다.Exemplary embodiments including the above-described
예시적인 실시예들에 있어서, 기준 전극(200)은 작업 전극(작업 전극(100))에 대응하도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 기준 전극(200)은 작업 전극(100) 주변에서 작업 전극(100)과 전기적으로 분리되어 배치될 수 있다.In example embodiments, the
기준 전극(200)은 예를 들면, 글루코스 측정 시 작업 전극(100)에서 측정되는 전류 값 또는 전위 값에 대한 기준치를 제공할 수 있다. 예를 들면, 기준 전극(200)의 전위 값을 기준치로 하여 작업 전극(100)에서 일어나는 글루코스 산화-환원 반응의 정도를 특정할 수 있다. The
또한, 기준 전극(200)에서 측정된 전류 값과 작업 전극(100)에서 측정된 전류 값을 비교하여 순수하게 측정 대상 성분에 의해 변화한 전류량을 계산할 수 있다. 이에 따라, 상기 변화한 전류량으로부터 측정 대상 성분의 농도를 도출할 수 있다.In addition, by comparing the current value measured at the
도 2에 도시된 바와 같이, 기준 전극(200)은 작업 전극(100)의 도전층(110)과 실질적으로 동일한 기준 전극 도전층(210)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
예시적인 실시예들에 있어서, 기준 전극 도전층(210) 상에 기준 전극 물질층(220)이 적층되어 기준 전극(200)이 형성될 수 있다.In example embodiments, the reference
상기 기준 전극 물질 층은 예를 들면, Ag/AgCl 페이스트(paste)를 포함할 수 있다.The reference electrode material layer may include, for example, Ag/AgCl paste.
일부 실시예들에 있어서, 배선(310)은 작업 전극(100) 및 기준 전극(200)에 각각 연결될 수 있다. In some embodiments, the
예를 들면, 작업 전극(100)에 연결된 배선(310) 및 기준 전극(200)에 연결된 배선(310)은 서로 전기적으로 분리될 수 있다.For example, the
일부 실시예들에 있어서, 배선(310)은 작업 전극(100) 및 기준 전극(200)과 일체로 형성될 수 있다. 기판(300) 상에 금속 막을 형성하고 이를 패터닝하여 작업 전극(100) 및 배선(310)을 함께 형성할 수 있다.In some embodiments, the
예를 들면, 배선(310)은 작업 전극(100)의 금속층과 실질적으로 동일한 소재로 형성될 수 있다.For example, the
예시적인 실시예들에 있어서, 배선(310)들은 구동 집적 회로(IC) 칩에 연결될 수 있다.In example embodiments, the
예를 들면, 작업 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.For example, electrical signals measured from the working
일부 실시예들에 있어서, 바이오 센서(10)는 온도 센서(320)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 온도 센서(320)가 배선(310)과 전기적으로 연결되어 온도에 따른 측정 편차를 보정할 수 있다.In some embodiments, the
예시적인 실시예들에 따르면, 도전층(110) 및 효소층(120) 상에 불소계 음이온성 고분자를 포함하는 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)이 형성된다. 이 경우, 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)을 포함하지 않거나, 배리어층(130)만을 포함하고 점도 조절층(140)을 포함하지 않는 경우에 비하여 감지 성능 및 신뢰성이 개선될 수 있다.According to exemplary embodiments, a
도 3은 예시적인 실시예 및 비교예들에 따른 바이오 센서의 글루코스 감지 성능을 나타내는 개략적인 그래프이다. 구체적으로, 도 3은 예시적인 실시예 및 비교예들에 있어서, 타액에 포함된 글루코스에 대한 감지 성능을 나타내는 개략적인 그래프이다.3 is a schematic graph showing glucose sensing performance of a biosensor according to exemplary embodiments and comparative examples. Specifically, FIG. 3 is a schematic graph showing performance of sensing glucose contained in saliva in exemplary embodiments and comparative examples.
도 3을 참조하면, 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)을 포함하는 작업 전극(100)(도 3의 실시예)은 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)을 포함하지 않는 비교예들에 비하여 우수한 글루코스 감지 성능을 구현하였다.Referring to FIG. 3, the working
구체적으로, 상기 실시예는 타액을 별도의 전처리 또는 필터링 없이 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)을 포함하지 않는 센서에 투입한 경우(도 3의 비교예 1)에 비하여 현저히 우수한 글루코스 감지 성능이 확인되었다.Specifically, in the above embodiment, compared to the case where saliva was put into a sensor that does not include the
또한, 상기 실시예는 배리어층(130) 및 점도 조절층(140)을 포함하지 않는 센서에 PVDF 실린지 필터로 필터링(전처리)된 타액을 투입한 경우(도 3의 비교예 2)와 실질적으로 동일하거나 더 우수한 글루코스 감지 성능이 구현되었다. 따라서, 측정 대상에 대한 별도의 전처리 또는 필터링 없이도 우수한 글루코스 감지 성능을 구현할 수 있다. 이에 따라, 처리 시간 및 비용을 절감하면서도 바이오 센서의 감지 성능 및 신뢰성을 개선할 수 있다.In addition, the above embodiment is substantially different from the case of injecting saliva filtered (pre-processed) with a PVDF syringe filter into a sensor that does not include the
10: 바이오 센서
100: 작업 전극
110: 도전층
120: 효소층
130: 배리어층
140: 점도 조절층
200: 기준 전극
210: 기준 전극 도전층
220: 기준 전극 물질층
300: 기판
310: 배선
320: 온도 센서10: biosensor
100: working electrode 110: conductive layer
120: enzyme layer 130: barrier layer
140: viscosity control layer 200: reference electrode
210: reference electrode conductive layer 220: reference electrode material layer
300: board 310: wiring
320: temperature sensor
Claims (17)
상기 기판 상에 서로 이격되어 배치된 작업 전극 및 기준 전극을 포함하고,
상기 작업 전극은
상기 기판 상에 형성된 도전층;
상기 도전층 상에 형성되고 측정 대상 물질과 반응하는 효소층;
상기 효소층 상에 형성되고, 불소계 음이온성 고분자를 포함하는 배리어층; 및
상기 배리어층 상에 형성된 점도 조절층을 포함하는, 바이오 센서.Board; and
A working electrode and a reference electrode disposed spaced apart from each other on the substrate;
The working electrode is
a conductive layer formed on the substrate;
an enzyme layer formed on the conductive layer and reacting with the measurement target material;
a barrier layer formed on the enzyme layer and containing a fluorine-based anionic polymer; and
A biosensor comprising a viscosity control layer formed on the barrier layer.
상기 점도 조절제는 술폰산기를 함유한 음이온성 계면활성제, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기(aryl group)를 함유한 계면활성제, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 헤테로아릴기(heteroaryl group)를 함유한 계면활성제 중 적어도 하나를 포함하는, 바이오 센서.The method according to claim 1, wherein the viscosity control layer comprises a viscosity control agent,
The viscosity modifier is an anionic surfactant containing a sulfonic acid group, a surfactant containing a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 6 to 12 carbon atoms ( A biosensor comprising at least one of surfactants containing a heteroaryl group).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210124807A KR20230041878A (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Bio sensor |
PCT/KR2022/013240 WO2023043105A1 (en) | 2021-09-17 | 2022-09-05 | Biosensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210124807A KR20230041878A (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Bio sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230041878A true KR20230041878A (en) | 2023-03-27 |
Family
ID=85603119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210124807A KR20230041878A (en) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | Bio sensor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230041878A (en) |
WO (1) | WO2023043105A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101107506B1 (en) | 2011-09-08 | 2012-01-31 | 한국지질자원연구원 | Glucose sensor having titanium dioxide-graphene composite |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101789687B1 (en) * | 2015-06-12 | 2017-10-25 | 서울대학교산학협력단 | Glucose control system, method for forming the clucose control system, and method for controlling clucose using the clucose control system |
DK3380833T3 (en) * | 2015-11-27 | 2020-03-16 | Radiometer Medical Aps | Outer layer for enzyme sensors |
KR101883412B1 (en) * | 2016-12-21 | 2018-07-30 | 주식회사 동운아나텍 | Device for diagnosing using saliva and analyzing method using the same |
KR20200120286A (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-21 | 동우 화인켐 주식회사 | Bio sensor |
KR20210112008A (en) * | 2020-03-04 | 2021-09-14 | 동우 화인켐 주식회사 | Biosensors and preparing method therefor |
-
2021
- 2021-09-17 KR KR1020210124807A patent/KR20230041878A/en active Search and Examination
-
2022
- 2022-09-05 WO PCT/KR2022/013240 patent/WO2023043105A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101107506B1 (en) | 2011-09-08 | 2012-01-31 | 한국지질자원연구원 | Glucose sensor having titanium dioxide-graphene composite |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023043105A1 (en) | 2023-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150129425A1 (en) | Enzyme Electrode | |
Kim et al. | Iridium oxide dendrite as a highly efficient dual electro-catalyst for water splitting and sensing of H2O2 | |
KR102336969B1 (en) | Glucose sensor | |
EP3781699B1 (en) | Electrodes for biosensors | |
JP7352022B2 (en) | biosensor | |
KR20230041878A (en) | Bio sensor | |
KR102499784B1 (en) | Glucose sensor and manufacturing method thereof | |
KR20190031944A (en) | Glucose sensor | |
KR20200120286A (en) | Bio sensor | |
KR20200093871A (en) | Glucose sensing electrode and glucose sensor including the same | |
KR102546761B1 (en) | Bio sensor | |
KR102255442B1 (en) | Bio sensor | |
KR20200084678A (en) | Glucose sensing electrode, method of maufacturing the same and glucose sensor including the same | |
KR20190125620A (en) | Glucose sensor | |
KR20210070720A (en) | Bio sensor | |
KR20190101203A (en) | Glucose sensor | |
KR102247002B1 (en) | Bio sensor | |
KR20210062982A (en) | Bio sensor | |
KR20230090625A (en) | Bio sensor | |
KR20210047496A (en) | Bio sensor and method of measuring concentration using the same | |
KR20230169566A (en) | Electrochemical Sensor Electrode and Electrochemical Sensor comprising the Same | |
MA et al. | BIOSENSOR | |
KR102463324B1 (en) | Bio Sensor | |
KR20210042574A (en) | Bio Sensor | |
US20230408437A1 (en) | Electrochemical system and implantable biochemical test chip |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |