KR100899811B1 - Guided mode resonance filter including high refractive index organic material and optical biosensor having the same - Google Patents

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KR100899811B1
KR100899811B1 KR20070040045A KR20070040045A KR100899811B1 KR 100899811 B1 KR100899811 B1 KR 100899811B1 KR 20070040045 A KR20070040045 A KR 20070040045A KR 20070040045 A KR20070040045 A KR 20070040045A KR 100899811 B1 KR100899811 B1 KR 100899811B1
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김경현
성건용
신재헌
허철
홍종철
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한국전자통신연구원
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Abstract

유기물 고굴절 재료를 포함하는 공진 반사광 필터와 이를 구비한 광 바이오센서에 관하여 개시한다. It discloses with respect to the resonant filter and a reflection light optical biosensor having the same including a high refractive index organic material. 본 발명에 따른 공진 반사광 필터는 기판상에 형성되어 있는 회절 격자에서 상기 기판의 반대측 상면에 노출되어 있는 유기층을 포함한다. Resonant reflection filter according to the invention comprises an organic layer which is exposed on the opposite side of the upper surface of the substrate in the diffraction grating is formed on a substrate. 유기층은 회절격자의 적어도 일부를 구성하거나 회절격자의 상면을 덮는 별도의 유기 고굴절 박막으로 이루어질 수 있다. The organic layer may be formed of a separate organic high refractive index thin film constitute at least a portion of the diffraction grating or cover the upper surface of the diffraction grating. 본 발명에 따른 광 바이오센서는 상면에 유기층이 노출되어 있는 공진 반사광 필터를 포함한다. Optical biosensor according to the present invention comprises a resonant filter the reflected light, which is the organic layer is exposed to the upper surface. 검사 대상의 샘플에 포함되어 있는 항원에 특이적으로 결합 가능한 항체가 공진 반사광 필터의 유기층에 높은 친화력으로 직접 흡착 또는 결합되어 있다. There are antibodies capable of specific binding to an antigen contained in the test target sample is directly adsorbed or binding with high affinity to the organic layer of the resonant reflection filter.
고굴절, 유기층, 회절 격자, 나노점, 공진 반사광 필터, 광 바이오센서 High refractive index, an organic layer, a diffraction grating, nano-dots, resonance reflection filters, optical biosensors

Description

유기물 고굴절 재료를 포함하는 공진 반사광 필터와 이를 구비한 광 바이오센서 {Guided mode resonance filter including high refractive index organic material and optical biosensor having the same} Resonant reflection filter and an optical biosensor having the same including a high refractive index organic material {Guided mode resonance filter including high refractive index organic material and optical biosensor having the same}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공진 반사광 필터의 요부 구성을 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter according to the first embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공진 반사광 필터의 요부 구성을 도시한 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter according to the second embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 공진 반사광 필터의 요부 구성을 도시한 단면도이다. Figure 3 is a cross-sectional view showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter according to the third embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 공진 반사광 필터의 요부 구성을 도시한 단면도이다. Figure 4 is a cross-sectional view showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter according to the fourth embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 바이오센서의 요부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a configuration of the substantial part of an optical biosensor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Description of the Related Art>

100, 200, 300, 400: 공진 반사광 필터, 110, 210, 310, 410: 기판, 120: 고굴절 유기물 회절격자, 220: 유기물 회절격자, 222: 유기 회절 박막, 224: 무기물 나노점, 320: 회절격자, 330: 유기 고굴절 박막, 420: 회절격자, 430: 고굴절 박 막, 432: 유기 박막, 434: 무기물 나노점, 500: 광 바이오센서, 510: 공진 반사광 필터, 502: 항체, 512: 광원, 514: 반사광 검출기, 516: 투과광 검출기, 518: 마이크로렌즈, 600: 항체, 610: 블록, 700: 고정부. 100, 200, 300, 400: resonant reflection filter, 110, 210, 310, 410: substrate, 120: high refractive index organic diffraction grating, 220: organic diffraction grating, 222: organic diffractive thin-film, 224: inorganic nano-dots, 320: Diffraction lattice, 330: organic high-refraction thin film, 420: a diffraction grating, 430: high-refraction foil layer, 432: organic thin film, and 434: the inorganic nano-dots, 500: optical biosensors, 510: resonant reflection filter, 502: antibody 512: light source, 514: reflection light detector, 516: transmitted light detector, 518: micro lens 600: antibody 610: block 700: fixing part.

본 발명은 공진 반사광 필터 및 이를 포함하는 광 바이오센서에 관한 것으로, 특히 바이오 물질의 반응 또는 변형 여부에 따른 광의 파장 변화를 측정하는 데 사용되는 공진 광 필터 및 이를 포함하는 광 바이오센서에 관한 것이다. The present invention relates to an optical biosensor comprising relates to an optical biosensor, including the filter and this resonance the reflected light, especially the resonant optical filter that is used to measure the wavelength of the light changes according to whether the reaction or the modification of the biomaterial, and this.

단백질, DNA, 호르몬, 효소 등과 같은 바이오 물질을 검출하기 위하여 광 바이오센서가 널리 이용되고 있다. The optical biosensor has been widely used to detect the bio-materials such as proteins, DNA, hormones, enzymes. 광 바이오센서중 공진 반사광 필터(guided mode resonance filter)를 사용하는 광 바이오센서에서는 고굴절률의 도파로 역할을 할 수 있는 회절격자에 의해 생성되는 반사 스펙트럼의 피크를 이용한다. In the optical biosensor of optical biosensors using a resonant reflection filter (guided mode resonance filter) is used the peak of the reflection spectrum generated by the diffraction grating to the role of the high refractive index waveguide. 회절격자에 의해 회절된 광이 고굴절률의 도파로를 통해 도파되는 모드와 커플링되면서 나타나는 반사 스펙트럼은 선폭이 좁아 고감도의 바이오센서를 구현할 수 있다. As the optical mode and a ring waveguide that is coupled via a waveguide having a high refractive index diffraction by the diffraction grating shown reflection spectrum can implement a biosensor of high sensitivity narrows the line width.

종래 기술에 따른 공진 반사형 필터는 전자빔 리소그래피 공정, 또는 스탬프를 이용하여 나노 패턴을 전사시키는 임프린트(imprint) 공정에 의해 형성된 나노미터급 회절 격자를 포함한다. Resonant reflection filter according to the prior art comprises a nanometer-level diffraction grating formed by the imprint (imprint) a step of transferring the nano pattern using an electron beam lithographic process, or a stamp. 종래 기술의 일 예에 따른 공진 반사형 필터 제조 과정에서는, 회절 격자를 형성하기 위하여 먼저 투명 기판 위에 상기 기판보다 큰 굴절률을 가지는 무기물로 이루어지는 고굴절층을 형성하고 이를 건식 또는 습식 방법에 의해 패터닝하거나, 먼저 기판을 건식 또는 습식 식각하여 기판 표면에 나노미터급 패턴을 형성 한 후, 그 위에 상기 기판보다 큰 굴절률을 가지는 무기물로 이루어지는 고굴절층을 형성하는 방법을 이용하였다. The resonant reflection filter manufacturing process according to an example of the prior art, to form a high refractive index layer made first in mineral having a refractive index greater than the substrate on the transparent substrate to form a diffraction grating and patterning it by a dry or wet method, or first, after the substrate form a nanometer patterns on the surface of the substrate by dry or wet etching, was used as the method for forming the high refractive index layer made of inorganic material having a refractive index greater than the substrate thereon. 종래 기술의 다른 예에 따른 공진 반사형 필터에서는, 임프린트 공정에 의해 회절 격자를 형성하기 위하여 실리콘 또는 석영으로 제작된 스탬프(stamp)를 이용하여 기판상에 유기물 나노 패턴을 형성하였다. The resonant reflection filter in accordance with another example of the prior art, an organic nano-pattern formed on a substrate using a stamp (stamp) made of silicon or quartz to form a grating by the imprint process. 그러나, 임프린트 공정을 이용하여 얻어지는 종래 기술에 따른 공진 반사광 필터에서 회절 격자를 형성하기 위하여 사용된 유기물들은 굴절률이 낮아 고감도의 바이오센서 구현을 위한 회절 조건을 만족하지 못하였다. However, the conventional organic material used to form the diffraction grating, the reflected light at the resonance filter according to the technique which is obtained by using the imprint process are did not satisfy the diffraction conditions for the implementation of a high-sensitivity biosensor low refractive index. 따라서, 임프린트 공정에 의해 형성된 회절 격자 위에 고굴절률의 무기물 박막을 형성하기 위한 별도의 증착 공정이 수반되었다. Therefore, a separate deposition step for forming the inorganic thin film of high refractive index over the diffraction grating formed by the imprint process was involved.

상기와 같이, 종래 기술에 따른 공진 반사형 필터에서는 필요한 회절 조건을 만족시키기 위한 굴절률을 확보하기 위하여 별도의 무기물 박막 형성 공정을 반드시 거쳐야 한다. As described above, in the reflection type resonator filter according to the prior art must go through an additional inorganic thin film forming process in order to secure the refractive index to satisfy the diffraction conditions required. 또한, 회절격자 위의 표면에 노출되어 있는 무기물 박막은 바이오 물질과의 친화력 또는 결합력이 좋지 않다. Further, the inorganic thin film which is exposed on the surface of the above diffraction grating is not good affinity or bonding strength between the biomaterial. 따라서, 상기 무기물 박막 위에 바이오 물질을 흡착 또는 결합시키기 위하여는 상기 무기물 박막의 표면에 특정한 반응기를 도입하기 위한 별도의 표면 개질(modification) 과정이 필수적으로 요구된다. Therefore, in order to adsorb or bond the biomaterials on the inorganic thin film is a separate surface modification (modification) process for the introduction of a specific reactor to the surface of the inorganic thin films are essentially required. 따라서, 종래 기술에 따른 공진 반사형 필터는 제조 공정이 복잡하며 공정 단가 및 시간이 많이 소요되며, 안정적인 바이오센서를 제작하는 데 한계가 있다. Thus, a reflection type resonator filter according to the prior art is complicated and the production process takes a lot of process cost and time, there is a limit to produce a stable biosensor.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으 로, 검사 대상 물질에 특이적으로 결합 가능한 바이오 물질이 우수한 친화력으로 흡착 또는 결합될 수 있고 원하는 회절 조건을 얻는 데 충분한 굴절률을 제공함으로써 광 바이오센서에 적용하였을 때 바이오 물질의 반응 또는 변형 여부에 따른 공진광 파장의 변화를 정확하게 전달할 수 있는 공진 반사광 필터를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a sufficient refractive index to achieve the desired diffraction condition geoteu, it can be adsorbed or bonded to the excellent affinity possible biomaterial of specific binding to the test substance to be solved the problem in the prior art by the reflected light to provide a resonant filter that can accurately deliver a change in the resonance wavelength of light according to the response or deformation if the biomaterial when applied to an optical biosensor.

본 발명의 다른 목적은 바이오 물질과의 친화력이 우수하면서 원하는 회절 조건을 얻는 데 충분한 굴절률을 제공할 수 있는 공진 반사광 필터를 채용함으로써 검출 대상 물질의 검출 감도를 향상시킬 수 있으며 간단한 공정에 의해 경제적으로 제조 가능한 광 바이오센서를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention can improve the detection sensitivity of the target substance by and excellent in affinity with the biomaterial employed a desired diffraction resonant reflection filter in conditions to provide a sufficient refractive index to obtain and economically by a simple process to provide a manufacturing optical biosensors available.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공진 반사광 필터는 기판과, In order to achieve the above object, and the resonant reflection filter substrate according to the present invention,

상기 기판상에 형성되어 있는 회절 격자와, 상기 회절 격자에서 상기 기판의 반대측 상면에 노출되어 있는 유기층을 포함한다. And a diffraction grating is formed on the substrate, it includes an organic layer that is exposed on the opposite side of the upper surface of the substrate in the diffraction grating.

상기 유기층은 상기 회절격자의 적어도 일부를 구성하며 굴절률이 1.4 ∼ 2.5인 유기물로 이루어질 수 있다. The organic layer is configured at least a portion of the diffraction grating and may be formed of a refractive index of 1.4 to 2.5 organic matter. 상기 기판은 반도체, 유리, 석영, 또는 고분자 필름으로 이루어질 수 있다. The substrate may be formed of a semiconductor, glass, quartz, or polymer film.

또는, 상기 유기층은 상기 회절격자의 상면을 덮는 별도의 유기 고굴절 박막으로 이루어질 수 있다. Alternatively, the organic layer may be formed of separate organic thin film covering the top surface of the high refractive grating. 이 때, 상기 회절격자는 유기물 또는 무기물로 이루어질 수 있다. At this time, the diffraction grating may be formed of organic or inorganic. 상기 유기 고굴절 박막은 굴절률이 1.4 ∼ 2.5인 유기물로 이루어질 수 있다. The organic thin film may be made of a high refractive index is a refractive index of 1.4 to 2.5 organic matter. 또는, 상기 유기 고굴절 박막은 유기물로 이루어지는 유기 박막과, 상기 유 기 박막 내에 분산되어 있는 복수의 무기물 나노점(nano-dot)을 포함할 수 있다. Alternatively, the organic high refractive index thin film may include an organic thin film and the organic points plurality of inorganic nano-dispersed in the thin film (nano-dot) made of organic material. 상기 복수의 무기물 나노점은 산화물, 질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. Inorganic nano-dot of the plurality may be formed of oxide, nitride, or a combination thereof.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 광 바이오센서는 기판과, 상기 기판상에 형성되어 있는 회절 격자와, 상기 회절 격자에서 상기 기판의 반대측 상면에 노출되어 있는 유기층을 포함하는 공진 반사광 필터를 포함한다. In order to achieve the above another object, and a diffraction grating in an optical biosensor according to the present invention is formed on a substrate, the substrate, the resonant reflection filter including an organic layer that is exposed on the opposite side of the upper surface of the substrate in the diffraction grating, It includes. 또한, 본 발명에 따른 광 바이오센서는 검사 대상의 샘플에 포함되어 있는 항원에 특이적으로 결합 가능하고, 상기 공진 반사광 필터의 유기층에 직접 흡착 또는 결합되어 있는 항체와, 상기 공진 반사광 필터에 빛을 조사하기 위한 광원과, 상기 공진 반사광 필터로부터의 반사광을 검출하는 반사광 검출기와, 상기 광원으로부터 상기 공진 반사광 필터를 투과한 빛을 검출하는 투과광 검출기와, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 공진 반사광 필터에 입사시키고, 상기 공진 반사광 필터로부터의 반사광을 상기 반사광 검출기로 반사시키는 마이크로렌즈를 포함한다. Furthermore, the optical biosensor according to the present invention, the light in the antibody that are directly adsorbed or bonded to the organic layer of the resonant reflection filter, and can specifically bind to the antigen contained in the sample of the test subject, the resonant reflection filter incident on the light source, wherein the reflected light detector of the resonance detecting the reflected light from the reflection filter, and the transmitted light detector for detecting light passing through the resonant reflection filter from the light source, the resonant reflection filter the light from the light source for illuminating and, a micro-lens for reflecting the light reflected from the resonant reflection filter as the reflected light detector.

본 발명에 따른 광 바이오센서는 상기 항체 또는 항원과 상기 유기층의 노출 표면과의 비특이적 반응 및 결합을 방지하기 위하여 상기 공진 반사광 필터의 유기층에 형성되어 있는 블록을 더 포함할 수 있다. Optical biosensor according to the present invention may further include a block which is formed on the organic layer of the resonant reflection filter in order to prevent non-specific reaction and coupling with the exposed surface of the antibody or antigen with the organic layer.

본 발명에 따른 공진 반사광 필터는 유기층이 회절 격자의 상면에 노출되어 있다. Resonant reflection filter according to the present invention is the organic layer is exposed to the upper surface of the diffraction grating. 따라서, 광 바이오센서에서 필요로 하는 바이오 물질이 높은 친화력을 가지고 상기 유기층에 흡착 또는 결합될 수 있다. Thus, the bio material required by the optical biosensor can be adsorbed or bound to the organic layer has a high affinity. 본 발명에 따른 광 바이오센서는 단순한 제조 공정 및 낮은 제조 단가에 의해 제조 가능하며, 공진 반사광 필터에 바 이오 물질이 높은 친화력으로 결합되어 있어 광 바이오센서의 공정 효율을 향상시킬 수 있다. Optical biosensor according to the present invention and can be manufactured by a simple manufacturing process and low manufacturing cost, the bar resonant reflection filter EO's are combined with the high affinity substance can improve the process efficiency of the optical biosensor.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Next, with reference to the accompanying drawings, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공진 반사광 필터(100)의 요부 구성을 도시한 단면도이다. Figure 1 is showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter 100 according to the first embodiment of the invention section.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공진 반사광 필터(100)는 기판(110)과, 상기 기판(110)상에 형성되어 있는 고굴절 유기물 회절격자(120)를 포함한다. 1, the resonant reflection filter 100 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 110, a high refractive index organic diffraction grating 120 is formed on the substrate 110.

상기 고굴절 유기물 회절격자(120)는 굴절률이 약 1.4 ∼ 2.5인 유기물로 이루어질 수 있다. The high refractive index organic diffraction grating 120 may be made of a refractive index of about 1.4 to 2.5 organic matter. 특히, 상기 고굴절 유기물 회절격자(120)는 400 ∼ 900 nm 영역의 파장 대역에서 평균 투과도가 50 % 이상인 재료로 구성될 수 있다. In particular, the high refractive index organic diffraction grating 120 may be made of a material with an average transmittance of 50% or more in the wavelength band of 400 ~ 900 nm region. 예를 들면, 상기 고굴절 유기물 회절격자(120)는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 계열의 폴리머 ((meth)acrylate based polymer), 또는 아세틸렌 계열의 폴리머 (acetylene based polymer)로 이루어질 수 있다. For example, the high refractive index organic diffraction grating 120 may be formed of acrylate or methacrylate-based polymer ((meth) acrylate based polymer), or a polymer of acetylene series (acetylene based polymer) of the.

상기 기판(110)은 반도체, 유리, 석영, 또는 고분자 필름으로 이루어지는 투명 기판으로 이루어질 수 있다. The substrate 110 may be formed of a transparent substrate made of a semiconductor, glass, quartz, or polymer film.

상기 기판(110)상에 상기 고굴절 유기물 회절격자(120)를 형성하기 위하여, 예를 들면 스핀 코팅 (spin coating) 또는 딥핑 (dipping) 등과 같은 습식 공정을 이용하여 유기물을 상기 기판(110) 표면에 코팅하여 소정 두께를 가지는 유기 박막 을 형성한 후 광리소그래피 기술을 이용하여 이를 식각하거나 나노임프린트 공정을 이용하여 리세스를 형성할 수 있다. To form the high refractive index organic diffraction grating 120 on the substrate 110, for example, spin-coated on the substrate 110, the organic surface using a wet process such as (spin coating) or dipping (dipping) after forming the organic thin film having a predetermined thickness is coated by using a photolithographic technique can be etched or formed in the recess using a nanoimprint process them.

상기 공진 반사광 필터(100)에서, 상기 회절격자(120)에 의해 회절된 빛이 고굴절률의 광도파관을 도파하면서 공진 스펙트럼이 형성된다. In the resonant reflection filter 100, the diffracted light by the diffraction grating 120, an optical waveguide having a high refractive index waveguide and the resonant spectrum is formed. 상기 회절격자의 회절 주기는 상기 공진 반사광 필터(100)에 조사되는 광원의 평균 파장보다 짧게 되도록 제조될 수 있다. Diffraction period of the diffraction grating can be made so shorter than the average wavelength of the light source is irradiated on the resonant reflection filter 100.

상기 공진 반사광 필터(100)에서 상기 고굴절 유기물 회절격자(120)로 이루어지는 유기층이 상면에 노출됨으로써 그 상면 위에 바이오 물질이 결합될 때 복잡한 표면 처리 과정 또는 진공 증착과 같은 별도의 공정을 행하지 않고도 바이오 물질이 높은 친화력을 가지고 상기 고굴절 유기물 회절격자(120) 위에 흡착 또는 결합될 수 있다. Biomaterial separate without performing a process such as complicated surface treatment or a vacuum vapor deposition when the biomaterial binding on its upper surface being the organic layer is exposed to an upper surface made of the high refractive index organic diffraction grating 120 at the resonant reflection filter 100 with high affinity the high refractive index can be adsorbed or bonded on the organic grating 120. 필요에 따라, 상기 바이오 물질의 흡착 또는 결합을 더욱 용이하게 하기 위하여 상기 고굴절 유기물 회절격자(120)의 노출 표면을 산소 플라즈마 처리, 또는 황산 등과 같은 산 용액을 이용한 표면처리를 할 수도 있다. If desired, the exposed surface of the high refractive index organic diffraction grating 120 may be a surface treatment using an acid solution, such as an oxygen plasma treatment, or sulfuric acid in order to further facilitate the adsorption or binding of the biomaterial.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공진 반사광 필터(200)의 요부 구성을 도시한 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter 200 according to the second embodiment of the present invention.

도 2을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공진 반사광 필터(200)는 기판(210)과, 상기 기판(210)상에 형성되어 있는 유기물 회절격자(220)를 포함한다. Referring to Figure 2, the resonant reflection filter 200 according to the second embodiment of the present invention comprises a substrate 210 and the substrate 210, organic grating 220 is formed on.

상기 유기물 회절격자(120)는 유기 회절 박막(222)과 상기 유기 회절 박막(222) 내에 분산되어 있는 복수의 무기물 나노점(nano-dot)(224)을 포함한다. The organic grating 120 comprises a diffraction organic thin film 222 and the organic thin film diffraction plurality of inorganic nano dots are distributed in a 222 (nano-dot) (224).

상기 유기 회절 박막(222)은 예를 들면 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않 은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 계열의 폴리머, 또는 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않은 아세틸렌 계열의 폴리머로 이루어질 수 있다. The organic diffractive thin-film 222, for example, not substituted or substituted with a fluorine atom may be made of a polymer of an acrylate or meth acrylate series, or a polymer of a fluorine atom of acetylene series which is optionally substituted.

상기 복수의 무기물 나노점(224)은 각각 1 ∼ 200 nm의 입자 크기를 가질 수 있다. The plurality of inorganic nano-dot 224 can have a particle size of 1 ~ 200 nm, respectively. 상기 복수의 무기물 나노점(224)은 각각 산화물, 질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The plurality of inorganic nano-dots 224 may be formed of each of the oxide, nitride, or a combination thereof. 예를 들면, 상기 복수의 무기물 나노점(224)은 각각 SiO 2 , TiO 2 , InSnO, ZnO, SnO 2 , NiO, Cu 2 SrO 2 , Si 3 N 4 , GaN 및 In 3 N 2 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. For example, the plurality of inorganic nano-dot 224, respectively SiO 2, TiO 2, InSnO, ZnO, SnO 2, NiO, Cu 2 SrO 2, Si 3 N 4, GaN, and from the group consisting of In 3 N 2 is selected it may be made to any one or combination of the two.

상기 기판(210)상에 유기물 회절격자(220)를 형성하기 위하여, 예를 들면 스핀 코팅 또는 딥핑 등과 같은 습식 공정을 이용하여 상기 무기물 나노점(224)이 분산되어 있는 유기 용액을 상기 기판(210) 표면에 코팅하여 소정 두께를 가지는 상기 무기물 나노점(224)이 분산되어 있는 유기 박막을 형성한 후 광리소그래피 기술을 이용하여 이를 식각하거나 나노임프린트 공정을 이용하여 리세스를 형성할 수 있다. To form an organic grating 220 on the substrate 210, for example, spin the inorganic nano-dots by using the same wet process such as coating or dipping (224) the substrate (210 and the organic solution dispersed ) and then by coating the surface of a predetermined form the inorganic nano-dot 224, an organic thin film, which is a dispersion having a thickness by using a photolithographic technique or etching it is possible to form recesses using the nanoimprint process.

또는, 상기 복수의 무기물 나노점(224)은 상기 유기 회절 박막(222)을 구성하는 유기 화합물에 포함되어 있는 무기물 원소로 이루어질 수도 있다. Alternatively, the plurality of inorganic nano-dots 224 may be formed of inorganic elements contained in the organic compound constituting the organic thin film diffraction 222. 이 경우, 상기 유기물 회절 격자(220)를 형성하기 위하여, 예를 들면 무기물 원소를 포함하는 유기 화합물을 상기 기판(210)상에 코팅하여 무기물 원소가 분산되어 있는 유기 박막을 형성한 후, 광리소그래피 기술을 이용하여 이를 식각하거나 나노임프린트 공정을 이용하여 리세스를 형성할 수 있다. In this case, to form the organic grating 220, for after example by coating an organic compound containing the inorganic elements on the substrate 210 to form an organic thin film with the inorganic element dispersed, a photolithographic etching them using a technique, or can be formed with a recess using the nanoimprint process.

상기 공진 반사광 필터(200)에서 상기 유기 회절 박막(222)과 상기 유기 회절 박막(222) 내에 분산되어 있는 복수의 무기물 나노점(nano-dot)(224)을 포함하는 상기 유기물 회절격자(120)를 구비함으로써 상기 유기 회절 박막(222)으로 이루어지는 유기층이 상면에 노출된다. The organic grating 120 including the organic diffractive thin-film 222 and the organic diffractive thin-film 222, a plurality of the inorganic nano-dots (nano-dot) is dispersed in 224 at the resonant reflection filter 200 the organic layer was made of the diffraction organic thin film 222 is exposed to the upper surface by providing the. 따라서, 바이오 물질이 높은 친화력을 가지고 상기 유기 회절 박막(222) 위에 흡착 또는 결합될 수 있다. Therefore, the biomaterial may be adsorbed or bonded on the organic thin film diffraction (222) with a high affinity. 필요에 따라, 상기 바이오 물질의 흡착 또는 결합을 더욱 용이하게 하기 위하여 상기 유기물 회절격자(120)의 노출 표면을 산소 플라즈마 처리, 또는 황산 등과 같은 산 용액을 이용한 표면처리를 할 수도 있다. If desired, the exposed surface of the organic grating 120 may be a surface treatment using an acid solution, such as an oxygen plasma treatment, or sulfuric acid in order to further facilitate the adsorption or binding of the biomaterial.

상기 기판(210)은 도 1을 참조하여 상기 기판(110)에 대하여 설명한 바와 같다. The substrate 210 is as described with reference to Figure 1 described with respect to the substrate 110.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 공진 반사광 필터(300)의 요부 구성을 도시한 단면도이다. Figure 3 is showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter 300 according to the third embodiment of the invention section.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 공진 반사광 필터(300)는 기판(310)과, 상기 기판(310)상에 형성되어 있는 회절격자(320)와, 상기 회절격자(320) 위에 형성되어 있는 유기 고굴절 박막(330)을 포함한다. 3, a third exemplary resonant reflection filter 300 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 310, a diffraction grating 320 is formed on the substrate 310, the diffraction grating (320 ) and is formed on the high refractive index comprises an organic thin film 330, which.

상기 회절격자(320)는 유기물 또는 무기물로 이루어질 수 있다. The diffraction grating 320 may be formed of organic or inorganic. 예를 들면, 상기 회절격자(320)는 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 계열의 폴리머, 또는 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않은 아세틸렌 계열의 폴리머를 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다. For example, the diffraction grating 320 may be formed of organic material comprising a fluorine-substituted or unsubstituted acrylate or methacrylate polymer meta-series, or a polymer of a fluorine atom of acetylene series which is optionally substituted. 또는, 상기 회절격 자(320)는 SiO 2 , Si 3 N 4 , TiO 2 등과 같은 무기물로 이루어질 수 있다. Alternatively, the diffraction grid 320 may be formed of inorganic material such as SiO 2, Si 3 N 4, TiO 2.

상기 회절격자(320)를 형성하기 위하여 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 상기 고굴절 유기물 회절격자(120) 제조 공정과 같거나 유사한 공정을 이용할 수 있다. The high refractive index organic diffraction grating 120, the manufacturing process with the same or similar process as described with reference to Figure 1 to form the diffraction grating 320 can be used.

상기 유기 고굴절 박막(330)은 굴절률이 약 1.4 ∼ 2.5인 유기물로 이루어질 수 있다. The organic high-refraction thin film 330 may be formed of a refractive index of about 1.4 to 2.5 organic matter. 특히, 상기 유기 고굴절 박막(330)은 400 ∼ 900 nm 영역의 파장 대역에서 평균 투과도가 50 % 이상인 재료로 구성될 수 있다. In particular, the organic high-refraction thin film 330 may be made of a material with an average transmittance of 50% or more in the wavelength band of 400 ~ 900 nm region. 예를 들면, 상기 유기 고굴절 박막(330)은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 계열의 폴리머, 또는 아세틸렌 계열의 폴리머를 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다. For instance, the organic high-refraction thin film 330 may be formed of organic material comprises a polymer, or a polymer of acetylene series of the acrylate or methacrylate family.

상기 회절격자(320) 위에 상기 유기 고굴절 박막(330)을 형성하기 위하여, 예를 들면 스핀 코팅 또는 딥핑 등과 같은 습식 공정을 이용할 수 있다. To form a high refractive index of the organic thin film 330 on the grating 320, for example, it may be used a wet process such as spin coating or dipping.

상기 공진 반사광 필터(300)에서 상기 회절격자(320) 위에 유기 고굴절 박막(330)이 형성됨으로써 상기 유기 고굴절 박막(330)으로 이루어지는 유기층이 상면에 노출된다. Being a high refractive index organic thin film 330 is formed on the diffraction grating 320 at the resonant reflection filter 300 is an organic layer formed of a high refractive index of the organic thin film 330 is exposed on the upper surface. 따라서, 바이오 물질이 높은 친화력을 가지고 상기 유기 고굴절 박막(330) 위에 흡착 또는 결합될 수 있다. Therefore, the biomaterial may be adsorbed or bonded onto the high refractive index organic thin film 330 has a high affinity. 필요에 따라, 상기 바이오 물질의 흡착 또는 결합을 더욱 용이하게 하기 위하여 상기 유기 고굴절 박막(330)의 노출 표면을 산소 플라즈마 처리, 또는 황산 등과 같은 산 용액을 이용한 표면처리를 할 수도 있다. If desired, the exposed surface of the organic high-refraction thin film 330 may be a surface treatment using an acid solution, such as an oxygen plasma treatment, or sulfuric acid in order to further facilitate the adsorption or binding of the biomaterial.

상기 기판(310)은 도 1을 참조하여 상기 기판(110)에 대하여 설명한 바와 같 다. The substrate 310 is the same as described with reference to Figure 1 described with respect to the substrate 110.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 공진 반사광 필터(400)의 요부 구성을 도시한 단면도이다. Figure 4 is a cross-sectional view showing a configuration of the substantial part of the resonant reflection filter 400 according to the fourth embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 공진 반사광 필터(400)는 기판(410)과, 상기 기판(410)상에 형성되어 있는 회절격자(420)와, 상기 회절격자(420) 위에 형성되어 있는 고굴절 박막(430)을 포함한다. 4, the fourth resonant reflection filter 400 according to an embodiment of the present invention includes a substrate 410 and, with the diffraction grating 420 is formed on the substrate 410, the diffraction grating (420, ) a high refractive index thin film 430 is formed on top.

상기 회절격자(420)는 유기물 또는 무기물로 이루어질 수 있다. The diffraction grating 420 may be formed of organic or inorganic. 예를 들면, 상기 회절격자(420)는 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 계열의 폴리머, 또는 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않은 아세틸렌 계열의 폴리머를 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다. For example, the diffraction grating 420 may be formed of organic material comprising a fluorine-substituted or unsubstituted acrylate or methacrylate polymer meta-series, or a polymer of a fluorine atom of acetylene series which is optionally substituted. 또는, 상기 회절격자(420)는 SiO 2 , Si 3 N 4 , TiO 2 등과 같은 무기물로 이루어질 수 있다. Alternatively, the diffraction grating 420 may be formed of inorganic material such as SiO 2, Si 3 N 4, TiO 2.

상기 기판(410)상에 상기 회절격자(420)를 형성하기 위하여, 예를 들면 도 1을 참조하여 설명한 바와 같은 상기 고굴절 유기물 회절격자(120) 제조 공정과 같거나 유사한 공정을 이용할 수 있다. In order on the substrate 410 to form the diffraction grating 420, for the high refractive index has the organic grating 120, the manufacturing process with the same or similar process as described with reference to Figure 1 can be used, for example.

상기 고굴절 박막(430)은 유기 박막(432)과 상기 유기 박막(432) 내에 분산되어 있는 복수의 무기물 나노점(nano-dot)(434)을 포함한다. The high refractive index thin-film 430 includes an organic thin film 432 and the organic thin film 432, a plurality of the inorganic nano-dots (nano-dot) is dispersed in 434.

상기 유기 박막(432)은 예를 들면 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 계열의 폴리머, 또는 불소 원자로 치환되거나 치환되지 않은 아세틸렌 계열의 폴리머를 포함하는 유기물로 이루어질 수 있다. The organic thin film 432 may be formed of an organic material containing, for example fluorine-substituted or unsubstituted acrylate or methacrylate polymer meta-series, or a polymer of a fluorine atom of acetylene series which is optionally substituted.

상기 복수의 무기물 나노점(434)은 각각 1 ∼ 200 nm의 입자 크기를 가질 수 있다. The plurality of inorganic nano-dot 434 can have a particle size of 1 ~ 200 nm, respectively. 상기 복수의 무기물 나노점(434)은 각각 산화물, 질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. The plurality of inorganic nano-dots 434 may be formed of each of the oxide, nitride, or a combination thereof. 예를 들면, 상기 복수의 무기물 나노점(434)은 각각 SiO 2 , TiO 2 , InSnO, ZnO, SnO 2 , NiO, Cu 2 SrO 2 , Si 3 N 4 , GaN 및 In 3 N 2 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. For example, the plurality of inorganic nano-dot 434, respectively SiO 2, TiO 2, InSnO, ZnO, SnO 2, NiO, Cu 2 SrO 2, Si 3 N 4, GaN, and from the group consisting of In 3 N 2 is selected it may be made to any one or combination of the two.

상기 회절격자(420) 위에 상기 고굴절 박막(430)을 형성하기 위하여, 예를 들면 스핀 코팅 또는 딥핑 등과 같은 습식 공정을 이용하여 상기 무기물 나노점(434)이 분산되어 있는 유기 용액을 상기 회절격자(420) 표면에 코팅하는 공정을 이용할 수 있다. To form the high refractive index thin film 430 on the grating 420, for example, spin coating, or the diffraction grating and the organic solution with the inorganic nano-dots 434 are dispersed using the same wet process such as dipping ( 420) can be used for the step of coating the surface.

또는, 상기 복수의 무기물 나노점(434)은 상기 유기 박막(432)을 구성하는 유기 화합물에 포함되어 있는 무기물 원소로 이루어질 수도 있다. Alternatively, the plurality of inorganic nano-dots 434 may be formed of inorganic elements contained in the organic compound constituting the organic thin film (432). 이 경우, 상기 고굴절 박막(430)을 형성하기 위하여, 예를 들면 무기물 원소를 포함하는 유기 화합물을 상기 회절격자(420) 위에 코팅하는 방법을 이용할 수 있다. In this case, to form the high refractive index thin film 430, for example, an organic compound containing the inorganic elements can be used a method of coating on the diffraction grating 420.

또는, 상기 고굴절 박막(430)을 형성하기 위하여 무기물 원소를 포함하는 유기 화합물을 상기 회절격자(420) 표면에 자기조립 공정에 의해 고정화시킬 수도 있다. Alternatively, self-organic compounds containing inorganic element to form the high refractive index thin film 430 on the surface of the diffraction grating 420 may be immobilized by the assembly process.

상기 공진 반사광 필터(400)에서 유기 박막(432)과 상기 유기 박막(432) 내에 분산되어 있는 복수의 무기물 나노점(434)을 포함하는 상기 고굴절 박막(430)을 구비함으로써 상기 유기 박막(432)으로 이루어지는 유기층이 상면에 노출된다. The organic thin film by having the high refractive index thin film 430 including the resonant reflection filter 400 a plurality of the inorganic nano-dots 434 are dispersed in the organic thin film 432 and the organic thin film 432 from 432 the organic layer formed is exposed to the upper surface. 따 라서, 바이오 물질이 높은 친화력을 가지고 상기 유기 박막(432) 위에 흡착 또는 결합될 수 있다. Therefore, the biomaterial may be adsorbed or bonded on the organic thin film 432 has a high affinity. 필요에 따라, 상기 바이오 물질의 흡착 또는 결합을 더욱 용이하게 하기 위하여 상기 상기 고굴절 박막(430)의 노출 표면을 산소 플라즈마 처리, 또는 황산 등과 같은 산 용액을 이용한 표면처리를 할 수도 있다. If desired, the exposed surface of the above high refractive index thin film 430 may be a surface treatment using an acid solution, such as an oxygen plasma treatment, or sulfuric acid in order to further facilitate the adsorption or binding of the biomaterial.

상기 기판(410)은 도 1을 참조하여 상기 기판(110)에 대하여 설명한 바와 같다. The substrate 410 is as described with reference to Figure 1 described with respect to the substrate 110.

상기 설명한 본 발명에 따른 공진 반사광 필터(100, 200, 300, 400)는 공진을 일으키는 회절격자(120, 220, 320, 420), 또는 상기 회절격자(320, 420) 위에 형성되는 고굴절 박막(330, 430)이 각각 유기물로 이루어지거나, 유기물을 기반으로 하고 무기물 나노점을 포함하는 혼합형 재료로 구성되어 있다. Resonant reflection filter (100, 200, 300, 400) according to the present invention described above is the high refractive index thin film (330 formed on the grating causes the resonant (120, 220, 320, 420), or the diffraction grating (320, 420) , 430) are composed of a hybrid material containing or made, based on the organic and inorganic nano-dots in each organic material. 따라서, 본 발명에 따른 공진 반사광 필터(100, 200, 300, 400)를 광 바이오센서에 적용할 때, 검출 대상 물질에 특이적으로 결합 가능한 바이오 물질과의 친화력이 향상되어 검출 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. Thus, the enhanced resonant reflection filter, the affinity of the available biomaterial specifically binding to the substance to be detected when applying a (100, 200, 300, 400) in an optical biosensor according to the present invention improves the efficiency of the detection step can.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 바이오센서(500)의 요부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a configuration of the substantial part of the optical biosensor 500 in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 바이오센서(500)는 공진 반사광 필터(510)를 포함한다. 5, the optical biosensor according to an embodiment of the present invention 500 includes a resonant reflection filter 510.

상기 공진 반사광 필터(510)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 공진 반사광 필터(100, 200, 300, 400) 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다. The resonant reflection filter 510 can have any of the structures of Figures 1 to 4 refer to the resonant reflection filter (100, 200, 300, 400) described above with. 도 5에는 상기 공진 반사광 필터(510)가 도 4에 예시된 공진 반사광 필터(400)와 동일한 구조를 가지는 경우가 예시되어 있다. Figure 5 shows the illustrated case has the same structure as the resonant reflection filter 400 illustrated is the resonant reflection filter 510 in FIG. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상의 범위 내에서 다양한 구조를 가지는 공진 반사광 필터(510)를 사용할 수 있다. However, the invention is not limited thereto, it is possible to use a resonance reflection filter 510 having a variety of structures within the scope of the spirit of the invention. 상기 공진 반사광 필터(510)에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 4를 참조하여 공진 반사광 필터(100, 200, 300, 400)에 대하여 설명한 바를 참조하며, 여기서는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. A detailed description of the resonant reflection filter 510, see Fig. 1 to Fig. 4 with reference to what described for the resonant reflection filter (100, 200, 300, 400), and here will be omitted the detailed description thereof.

상기 광 바이오센서(500)에서, 상기 공진 반사광 필터(510)의 유기층에는 검사 대상의 샘플(도시 생략)에 포함되어 있는 항원(600)에 특이적으로 결합 가능한 항체(502)가 직접 흡착 또는 결합되어 있다. In the optical biosensor (500), specifically the combination antibodies 502 is directly absorbed or coupled to the sample antigen 600 that is included in the (not shown), the inspective organic layer of the resonant reflection filter 510 It is. 그리고, 상기 항체(502) 또는 항원(600)과 상기 유기층의 노출 표면과의 비특이적 반응 및 결합을 방지하기 위하여 상기 공진 반사광 필터(510)의 유기층에 형성되어 있는 블록(610)을 더 포함할 수 있다. And, it can further include a block 610 which is formed on the organic layer of the resonant reflection filter 510 to prevent the non-specific reaction and coupling with the exposed surface of the antibody 502 or antigen 600 and the organic layer have.

도 5에서, 상기 공진 반사광 필터(510)의 유기층이 상기 회절격자(420) 위에 형성되어 있는 고굴절 박막(430)으로 구성된 경우가 예시되어 있다. In Figure 5, the organic layer of the resonant reflection filter 510 is illustrated case consists of the high refractive index thin film 430 is formed over the diffraction grating 420. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 변형 및 변경이 가능하다. However, the invention is not limited to this and various modifications are possible, and changes. 예를 들면, 상기 공진 반사광 필터(510)의 유기층은 도 1에 예시된 고굴절 유기물 회절격자(120)로 구성될 수 있다. For example, the organic layer of the resonant reflection filter 510 may be composed of a high refractive index organic grating 120 illustrated in FIG. 또는, 상기 공진 반사광 필터(510)의 유기층은 도 2에 예시된 유기물 회절격자(220)로 구성될 수 있다. Alternatively, the organic layer of the resonant reflection filter 510 may be composed of an organic grating 220 illustrated in FIG. 또는, 상기 공진 반사광 필터(510)의 유기층은 도 3에 예시된 유기 고굴절 박막(330)으로 구성될 수 있다. Alternatively, the organic layer of the resonant reflection filter 510 may be composed of an organic high-refraction thin film 330 illustrated in FIG.

또한, 상기 광 바이오센서(500)는 상기 공진 반사광 필터(510)에 빛을 조사하기 위한 광원(512)과, 상기 공진 반사광 필터(510)로부터의 반사광을 검출하는 반사광 검출기(514)와, 상기 광원(512)으로부터 상기 공진 반사광 필터(510)를 투과한 빛을 검출하는 투과광 검출기(516)를 포함한다. Further, with the optical biosensor 500 is reflection light detector 514 for detecting the reflected light from the light source 512, and the resonant reflection filter 510 for irradiating light to the resonant reflection filter 510, the from the light source 512 includes a transmitted light detector 516 for detecting the light passing through the resonant reflection filter 510. 상기 광원(512)은 백색 광원 또는 특정 파장을 가지는 레이저 광원으로 이루어질 수 있다. The light source 512 may be formed of a white light source or a laser light source having a particular wavelength. 상기 광원(512)으로부터의 빛을 상기 공진 반사광 필터(510)에 입사시키고, 상기 공진 반사광 필터(510)로부터의 반사광을 상기 반사광 검출기(514)로 반사시키기 위하여, 상기 공진 반사광 필터(510)와 상기 반사광 검출기(514)와의 사이에는 마이크로렌즈(518)가 설치되어 있다. The light from the light source 512 and incident on the resonant reflection filter 510, in order to reflect the reflected light from the resonant reflection filter 510 by the reflected light detector 514, and the resonant reflection filter 510 between the reflected light detector 514 has a micro-lens 518 is installed.

도 5에 예시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 바이오 센서(500)의 작동 원리를 설명하면 다음과 같다. Fig will be described the working principle of an optical biosensor 500 in accordance with a preferred embodiment of the invention illustrated in the five as follows.

먼저, 상기 공진 반사광 필터(510)의 회절격자(420) 위에 형성된 고굴절 박막(430) 위에 항체(502)와, 특정 바이오 물질간의 비특이적 반응 및 결합을 방지하기 위한 블록(610)이 흡착 또는 결합되어 있는 상태에서 검사용 시료를 상기 공진 반사광 필터(510)에 인가한다. First, the high refractive index thin film 430 on the antibody (502) formed on the diffraction grating 420 of the resonant reflection filter 510, the block 610 for preventing non-specific reaction and a coupling between the specific bio-material is adsorbed or bonded a sample for testing is applied in a state where the resonant reflection filter 510. 상기 항원(502)에 특이적으로 결합 가능한 항체(600)가 상기 검사용 시료 내에 존재하는 경우, 상기 항체(600)가 상기 항원(502)에 특이적으로 결합된다. When the antigen 502 is typically coupled antibodies 600 specific to that present in the sample for the test, the antibody 600 is specifically bound to the antigen (502). 이와 같이 항원(502)과 항체(600)가 결합함으로써 상기 공진 반사광 필터(510)에서 광학적인 굴절률이 변화된다. By the antigen 502 and antibody 600, coupled in this manner is optical refractive index of the resonant reflection light from the filter 510 is changed. 이와 같은 굴절률 변화에 따른 상기 공진 반사광 필터(510)에서의 공진 파장 변화를 검출하기 위하여, 빛이 상기 공진 반사광 필터(510)를 투과하는 방식, 또는 빛이 상기 공진 반사광 필터(510)로부터 반사되는 방식으로 상기 투과광 검출기(516) 또는 반사광 검출기(514)를 이용한다. To detect these resonant wavelength change in the resonant reflection filter 510 according to the same change in refractive index, the light in the way passing through the resonant reflection filter 510, or light that is reflected from the resonant reflection filter 510 utilizes the transmitted light detector 516 or the reflection light detector 514 in such a manner. 즉, 고정부(700) 위에 고정되어 있는 광원(512)에서 방출된 빛은 마이크로렌즈(518)를 통해 공진 반사광 필터(510)를 투과하거나 상기 공진 반사광 필터(510)에서 반사된다. That is, it is reflected by the fixing part 700, the light is transmitted through the resonator or the resonant reflection filter filters the reflected light (510) through the micro-lens 518 emitted by the light source 512, which is fixed over 510. 이와같이 투과 또는 반사되는 빛이 상기 투과광 검출기(516) 또는 반사광 검출기(514)에서 검출된다. In this way the light transmission or reflection is detected by the transmitted light detector 516 or the reflection light detector (514). 상기 투과광 검출기(516) 및 반사광 검출기(514)는 광검출기(photodetector), 또는 스펙트럼을 측정하는 스펙트로미터(spectrometer)로 구성될 수 있다. The transmitted light detector 516 and the reflection light detector 514 may be of a spectrometer (spectrometer) for measuring the optical detector (photodetector), or the spectrum.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 바이오센서(500)는 상기 공진 반사광 필터(510)의 유기층, 예를 들면 회절격자(420)상에 형성된 고굴절 박막(430) 위에 단백질, DNA, 호르몬, 효소 등과 같은 바이오 물질을 흡착 또는 결합시킴으로써 바이오센서로서의 기능을 가지게 된다. Optical biosensor 500 in accordance with a preferred embodiment of the present invention having the configuration as described above is a protein on the high refractive index thin film 430 formed on the organic layer, for example a diffraction grating 420 of the resonant reflection filter 510, DNA, hormones, by adsorbing or binding a bio-materials such as enzymes have a function as a biosensor.

필요에 따라, 바이오 물질이 흡착 또는 결합되는 유기층의 표면, 예를 들면 회절격자(420)상에 형성된 고굴절 박막(430) 표면에 바이오 물질의 흡착 또는 결합이 더욱 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 상기 유기층의 표면을 산소 플라즈마 처리할 수 있다. The organic layer in order that, as needed, the bio material is the adsorption or binding of the biomaterial in the high refractive index thin film (430) surface formed on the adsorption or surface, for example a diffraction grating 420, the combined organic layers can be made more readily the surface may be an oxygen plasma treatment. 상기 유기층의 표면을 산소 플라즈마 처리하기 위하여, 예를 들면 O 2 , Ar 및 N 2 가스를 사용하여 100 W 미만의 RF 파워를 인가하면서 플라즈마 처리를 행할 수 있다. To oxygen plasma treatment to the surface of the organic layer, for example, O 2, by using the Ar and N 2 gas may be a plasma treatment while applying a less than 100 W of RF power. 또는, 산성 또는 알칼리성 용액을 이용하여 상기 유기층을 표면 처리함으로써 상기 유기층의 표면에 -OH기와 같은 반응기를 형성시킬 수도 있다. Alternatively, it is also possible to form the -OH group of the reactor to the surface of the organic layer by treating the surface of the organic layer using an acid or alkali solution. 상기 유기층의 표면에 반응기를 형성시키기 위한 처리액으로서 예를 들면, H 2 SO 4 , HF, HNO 3 , HCl, H 3 PO 4 등의 산성 용액, 또는 NaOH, KOH, Ca(OH) 2 , NH 4 OH 등의 알칼리성 용액을 사용할 수 있다. For example, as a treatment liquid for forming the reactor to the surface of the organic layer, H 2 SO 4, HF, HNO 3, HCl, an acid solution such as H 3 PO 4, or NaOH, KOH, Ca (OH) 2, NH 4 may be an alkaline solution such as OH.

이상과 같이 본 발명에 따른 광 바이오센서(500)의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 다양한 변형 실시예가 가능하다. But above and as described in the preferred embodiment of the optical biosensor 500 in accordance with the invention, the invention is an example not limited to a variety of in the range of the figure is a detailed description of the claims and the invention and the accompanying modifications carried out thereto It is possible. 예를 들면, 상기 실시예들에서 본 발명의 일 실시예에 따른 공진 반사광 필터의 회절격자 또는 그 위에 형성되는 고굴절 박막이 유기층으로 형성되는 여러가지 경우들을 예시하였으나, 본 발명은 예시된 구성에만 한정되는 것은 아니며, 상기 회절 격자에서 상기 기판의 반대측 상면에 유기층이 노출되는 구성, 즉 검사 대상의 샘플에 포함되어 있는 항원에 특이적으로 결합 가능한 항체가 흡착 또는 결합되는 표면이 유기층으로 구성되는 구성을 제공하는 한, 본 발명의 범위 내에서 실시될 수 있는 다양한 구성을 조합함으로써 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. For example, the high refractive index thin film in which the embodiments formed on the one embodiment a resonant grating or a reflection filter in accordance with the invention in, but illustrating when various formed in the organic layer, the invention is limited to the illustrated configuration It is not, providing a configuration that the surface of the configuration in the diffraction grating which the organic layer is exposed to the side opposite to the upper surface of the substrate, that is an antibody capable of specific binding to an antigen contained in a sample of a test subject is to adsorb or bond consisting of the organic layer one, by combining the different configurations that can be practiced within the scope of the present invention are possible in various modifications and changes.

본 발명에 따른 공진 반사광 필터는 고굴절률을 가지는 유기물로 구성되는 유기층, 또는 고굴절률을 가지는 복수의 무기물 나노점이 분산되어 있는 유기 박막으로 구성되는 유기층이 회절 격자의 상면에 노출되어 있다. Resonant reflection filter according to the present invention is the organic layer composed of organic material an organic layer, or that an organic thin film which is dispersed a plurality of inorganic nano-dots have a refractive index having a refractive index consisting of a high exposure to the upper surface of the diffraction grating. 따라서, 광 바이오센서에서 필요로 하는 바이오 물질이 높은 친화력을 가지고 상기 유기층에 흡착 또는 결합될 수 있다. Thus, the bio material required by the optical biosensor can be adsorbed or bound to the organic layer has a high affinity.

본 발명에 따른 광 바이오센서는 그 제조 공정이 단순화될 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있으며, 공진 반사광 필터에 바이오 물질이 높은 친화력으로 결합되어 있어 광 바이오센서의 공정 효율을 향상시킬 수 있다. Optical biosensor according to the present invention can reduce the manufacturing cost there is a manufacturing process can be simplified, and it is coupled with a high affinity to biomaterials resonant reflection filter can improve the process efficiency of the optical biosensor.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. Above, although described in the present invention a preferred embodiment example in detail, the present invention is not limited to the above embodiments, and various variations and modifications by those skilled in the art within the spirit and scope of the invention this is possible.

Claims (16)

  1. 기판과, A substrate,
    상기 기판상에 형성되어 있고 상기 기판과 다른 재료로 이루어지는 회절 격자를 포함하고, Is formed on the substrate and comprising a diffraction grating composed of the substrate and other materials,
    상기 회절 격자는 유기물로 이루어지는 유기 회절 박막과, 상기 유기 회절 박막 내에 분산되어 있는 복수의 무기물 나노점(nano-dot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The diffraction grating is resonant reflection filter comprises a diffraction organic thin film and the organic thin film diffraction plurality of inorganic nano-dispersed in the point (nano-dot) made of organic material.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 복수의 무기물 나노점은 산화물, 질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The plurality of inorganic nano-dots is resonant reflection filter which comprises an oxide, nitride, or a combination thereof.
  3. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 유기 회절 박막은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 계열의 폴리머 ((meth)acrylate based polymer), 또는 아세틸렌 계열의 폴리머 (acetylene based polymer)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The organic thin film diffraction acrylate or methacrylate-based polymer ((meth) acrylate based polymer), or a polymer of acetylene series resonant reflection filter, characterized in that comprising a (acetylene based polymer) of the.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 기판은 반도체, 유리, 석영, 또는 고분자 필름으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The substrate resonant reflection filter which comprises a semiconductor, glass, quartz, or polymer film.
  5. 기판과, A substrate,
    상기 기판상에 형성되어 있는 회절 격자와, And a diffraction grating formed on said substrate,
    상기 회절 격자에서 상기 기판의 반대측 상면에 노출되어 있는 유기층을 포함하고, In the diffraction grating it included in the organic layer that is exposed on the opposite side of the upper surface of the substrate,
    상기 유기층은 상기 회절격자의 상면을 덮는 별도의 유기 고굴절 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The organic layer is resonant reflection filter, characterized in that the high refractive index composed of a separate organic thin film covering the top surface of the diffraction grating.
  6. 제5항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 회절격자는 유기물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The diffraction grating is resonant reflection filter which comprises an organic material.
  7. 제5항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 회절격자는 무기물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The diffraction grating is resonant reflection filter which comprises an inorganic material.
  8. 제5항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 유기 고굴절 박막은 굴절률이 1.4 ∼ 2.5인 유기물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The organic thin film has high refractive resonant reflection filter, characterized in that the refractive index is made of an organic material 1.4 to 2.5.
  9. 제5항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 유기 고굴절 박막은 유기물로 이루어지는 유기 박막과, 상기 유기 박막 내에 분산되어 있는 복수의 무기물 나노점(nano-dot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The organic thin film has high refractive resonant reflection filter, characterized in that it comprises an organic thin film, and a plurality of inorganic nano-dots (nano-dot) is dispersed in the organic thin film of an organic material.
  10. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 복수의 무기물 나노점은 각각 1 ∼ 200 nm의 입자 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. Inorganic nano-dot of the plurality of resonant reflection filter, characterized in that it has a particle size of 1 ~ 200 nm, respectively.
  11. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 복수의 무기물 나노점은 산화물, 질화물, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. The plurality of inorganic nano-dots is resonant reflection filter which comprises an oxide, nitride, or a combination thereof.
  12. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 복수의 무기물 나노점은 SiO 2 , TiO 2 , InSnO, ZnO, SnO 2 , NiO, Cu 2 SrO 2 , Si 3 N 4 , GaN 및 In 3 N 2 로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공진 반사광 필터. Inorganic nano-dot of the plurality of SiO 2, TiO 2, InSnO, ZnO, SnO 2, NiO, Cu 2 SrO 2, Si 3 N 4, any one which is GaN, and selected from the group consisting of In 3 N 2 or a combination thereof that consisting of a resonant reflection filter as claimed.
  13. 기판과, 상기 기판상에 형성되어 있는 회절 격자와, 상기 회절 격자에서 상기 기판의 반대측 상면에 노출되어 있는 유기층을 포함하고, 상기 유기층은 상기 회절격자의 상면을 덮는 별도의 유기 고굴절 박막으로 이루어지는 공진 반사광 필터와, In the substrate, a diffraction grating and the diffraction grating is formed on the substrate and including an organic layer that is exposed on the opposite side of the upper surface of the substrate, the organic layer was resonator formed of a separate organic high refractive index thin film covering the top surface of the diffraction grating, and the reflected light filter,
    검사 대상의 샘플에 포함되어 있는 항원에 특이적으로 결합 가능하고, 상기 공진 반사광 필터의 유기층에 직접 흡착 또는 결합되어 있는 항체와, And antibodies that are directly adsorbed or bonded to the organic layer of the resonant reflection filter can specifically bind to the antigen contained in the test target sample, and,
    상기 공진 반사광 필터에 빛을 조사하기 위한 광원과, A light source for irradiating light to the resonant reflection filter,
    상기 공진 반사광 필터로부터의 반사광을 검출하는 반사광 검출기와, And a reflected light detector for detecting the reflected light from the resonant reflection filter,
    상기 광원으로부터 상기 공진 반사광 필터를 투과한 빛을 검출하는 투과광 검출기와, And a transmitted light detector for detecting light transmitted through the resonant filter reflected light from the light source,
    상기 광원으로부터의 빛을 상기 공진 반사광 필터에 입사시키고, 상기 공진 반사광 필터로부터의 반사광을 상기 반사광 검출기로 반사시키는 마이크로렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 바이오센서. Optical biosensor characterized in that it comprises a micro lens for light from the light source and incident on the resonant reflection filter, the reflection light reflected from the resonant reflection filter as the reflected light detector.
  14. 제13항에 있어서, 14. The method of claim 13,
    상기 항체 또는 항원과 상기 유기층의 노출 표면과의 비특이적 반응 및 결합을 방지하기 위하여 상기 공진 반사광 필터의 유기층에 형성되어 있는 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 바이오센서. In order to prevent non-specific reaction and coupling with the exposed surface of the antibody or antigen and the organic layer is an optical biosensor according to claim 1, further including a block which is formed on the organic layer of the resonant reflection filter.
  15. 제13항에 있어서, 14. The method of claim 13,
    상기 회절격자는 굴절률이 1.4 ∼ 2.5인 유기물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 바이오센서. The diffraction grating is an optical biosensor, it characterized in that the refractive index is made of an organic material 1.4 to 2.5.
  16. 제13항에 있어서, 14. The method of claim 13,
    상기 회절격자는 무기물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 바이오센서. Optical biosensors, characterized in that the diffraction grating is made of inorganic material.
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