일반기술

광섬유 화학 센서 및 생화학 센서

이들 광섬유 화학 센서 및 생화학 센서는 광섬유의 코어로 방사가 이루어지는 광원으로 구성되어 있다. 광도파로 (waveguide)는 빛을, polymer support에 고정된 특수 인디케이터 미립자(반응성 물질)를 담고 있는, 이 장치의 핵심인 고감도의 팁으로 전달한다. 이들 도구는 환경, 프로세스 제어 및 생의학 분야에서 중요성을 지니는 화학적 매개 변수들의 농도 수준에 대한 실시간의 인-시튜(in-situ) 모니터링 기능을 제공한다.분자 공학, 광화학, 분광 분석 화학, 재료공학, 광전자학 및 정보 기술 분야의 화학적, 기술적 진보의 결합으로부터 현재의 광섬유 화학 센서 및 생화학 센서가 탄생하였다. 이들 도구는 환경, 프로세스 제어 및 생의학 분야에서 중요성을 지니는 화학적 매개 변수들의 농도 수준에 대한 실시간의 지속적인 인-시튜(in-situ) 모니터링 기능을 제공하는 다용도의 장치이다. 이와 같은 센서를 사용하는 광전자 장비는 광섬유의 코어로 방사가 이루어지는 (일반적으로 파장 내에서 선택된다) 광원으로 구성되어 있다. 광도파로 (waveguide)는 빛을, polymer support에 고정된 특수 인디케이터 미립자(반응성 물질)를 담고 있는, 이 장치의 “핵심”인 고감도의 팁으로 전달한다. 반응성 물질의 모든 광학적 특성 (흡수, 반사율, 형광성, 굴절 지수)은 측정 대상 물질(target analyte species)과의 (선택적) 상호작용을 통해 측정 가능한 변화를 겪게 되는데, 이런 식으로 해서, 변경된 빛은 고감도의 팁을 떠나 광섬유를 거쳐, 전기적 신호가 편리하게 증폭되어 디지털 방식으로 기록될 수 있는, 광 트랜스듀서로 향하도록 유도된다. 센서와 측정 대상과의 상호작용이 역행 가능하다는 전제 하에, 표준적 샘플을 이용한 적절한 교정을 통해 측정 대상 화학 물질에 대한 지속적인 인-시튜 측정을 수행할 수 있다. 혁신적인 사항:이 신기술의 매력은, 이미 시판되고 있는 다른 ‘전통적’ 장치들과 비교하여, 광학적 화학 센싱 (아래 참조)이 장래의 사용자들에게 가져올 여러 이점들에 있다. 특히 관심을 끄는 것은 화학 물질들에 대한 (인-시튜, 지속적이며 실시간의) 모니터링의 가능성인데, 이러한 기능은 현재 그 어떤 센서에서도 제공되지 않고 있다. 주요 장점:경쟁적인 여러 모니터링 기술들 대신에 광학적 화학 센서를 사용함으로써 얻을 수 있는 이점은 다음과 같이 이들 센서 자체의 고유한 특성으로부터 유래한다: 이들 센서는 전기적으로 자유롭고, 본질적으로 안전하며 (한정된 면적에서, 혹은 생물체와 함께 사용되는 경우), 전기적 간섭의 지배를 받지 않는다. 또한 간편하게 소형화할 수 있으며, 전기 화학 센서들과는 달리 기준 전극(reference electrode, 일반적으로 드리프트의 원천이 된다)이 필요치 않고, 광섬유가 더욱 높은 수준의 정보 밀도를 전달한다.