초록 ▼

Optofluidic Bio-MEMS 기초 바이오 물질의 검출이 가능한 초고감도 소형의 POCT를 위한 휴대용 또는 신체부착형 바이오칩센서를 개발함을 목적으로 본 연구를 진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1) 평면 광도파로 및 브래그격자 설계
광도파로의 이론 해석에 의하여 평면광도파로를 설계하여 브래그 격자 설계법에 의하여 브래극 격자를 설계하였다(광도파로 유효굴절율 및 브래그 격자 주기 결정).
2) 평면 광도파로 및 브래그격자 제작
광도파로 및 브래그 격자 설계한 후 제작하였다.
● 실리카 평면도파

Optofluidic Bio-MEMS 기초 바이오 물질의 검출이 가능한 초고감도 소형의 POCT를 위한 휴대용 또는 신체부착형 바이오칩센서를 개발함을 목적으로 본 연구를 진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
1) 평면 광도파로 및 브래그격자 설계
광도파로의 이론 해석에 의하여 평면광도파로를 설계하여 브래그 격자 설계법에 의하여 브래극 격자를 설계하였다(광도파로 유효굴절율 및 브래그 격자 주기 결정).
2) 평면 광도파로 및 브래그격자 제작
광도파로 및 브래그 격자 설계한 후 제작하였다.
● 실리카 평면도파로 브래그 격자 (슬래브 및 코어 채널 도파로) 및 센서 특성화
실리카 평면도파로 브래그 격자를 설계하여 제작하였으며, 온도 환경하에서 센서를 특성화 하였다.
● 폴리머 평면광도파로 단일 브래그 격자(코어채널)
폴리머를 이용하여 클래드 층과 코어층을 구성하여 평면광도파로를 개발하고 브래그격자를 제작하였다.
● 단일모드 평면 광도파로 브래그 격자 Fabry-Perot 캐비티
폴리머 평면 광도파로 브래그 격자 Fabry-Perot 캐비티를 제작하였다. 클래드 (ZPU 13-436, 한국 Cemoptics사)와 코어 (ZPU 13-440, 한국 Cemoptics사)층을 구성하여 광도파로를 제작하였다. 평면 광도파로 브래그 격자 Fabry-Perot 캐비티는 1550 nm 브래그파장을 갖도록 설계된 브래그 격자의 제작을 위하여 셋업된 홀로그래프 리쏘그래피 방법으로 브래그 격자의 길이 2.5 mm 단일 브래그 격자와 공동부 길이가 5 mm, 7 mm 를 가지도록 제작 하고, 광원을 이용하여 이에 대한 반사율 스펙트럼의 결과를 얻었다.
이에 대한 결과로서, 단일 브래그 격자의 픽은 뭉퉁하게 나옴을 확인하였고, 5 mm 와 7 mm 의 캐비티를 가지는 브래그 격자의 픽은 단일 브래그 격자에 비하여 매우 뾰족한 형태의 손가락 모양과 같은 픽이 나왔으며, 그것의 반치전폭 (Full Width at Half Maximum, FWHM)은 단일 브래그 격자 0.228 nm 에 비하여 5 mm, 7 mm 캐비티 브래그 격자 0.036 nm, 0.064 nm 로써 각각 6배, 3배 정도 차이가 남을 확인하였다. 또한, 단일 브래그 격자의 반사도 약 10 dB에 비하여 5 mm, 7 mm 캐비티 브래그 격자 모두 반사율이 약 20 dB로써 2배 정도 높은 것을 확인하였다. 또한, 매질 (공기, 물, IPA)의 굴절율을 통한 스펙트럼의 변화를 통하여 각각의 브래그 격자의 민감도를 확인하였다. 이로써 매질의 굴절률이 높을수록 픽의 움직임이 컸음을 알 수 있었고, 같은 파장의 영역에서 캐비티 브래그 격자는 단일 브래그 격자보다 파장의 움직임이 더 컸음을 확인하였다. 그러므로 공동부 영역을 가지는 브래그 격자가 단일 브래그 격자보다 더 세밀하게 센서로서 작용하는 지표가 될 수 있음을 알 수 있었다. 코어와 클래드층의 굴절율 차이를 더 크게 했을 때, 브래그 파장의 이동은 9배 정도 더 크게 나타났다. 도파로의 크기를 좀 더 단축시킨다면, 더 민감한 센서를 가질 수 있을 것이라 생각된다.
3) 평면광도파로 브래그 격자 센서 측정시스템 개발
광원과 Optical Spectrum Analyzer, Translation Stage, CCD카메라 등으로 구성되는 브래그격자 측정 시스템을 구축하였다.
4) 미세유체칩 개발
평면광도파로 브래그격자센서 칩 위에 집적되어 바이오물질 조작을 위한 미세유체칩을 개발하였다.
5) 평면광도파로 브래그 격자 센서의 바이오물질 고정화 및 특성화
평면광도파로 브래그 격자 센서의 표면에 항체 고정화 기술을 개발하고 브래그 격자 센서의 바이오 물질을 통하여 센서 특성화를 기하였다

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 9
• III. 연구성과 ... 9