KR100994691B1 - 형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 센서막의 제조방법 - Google Patents

형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 센서막의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 광학 센서막의 제조방법으로 보다 상세하게는 아크릴레이트(acrylate)계 단량체를 사용하여 수소이온 검출용 형광염료인 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)이 고정화된 이산화탄소 검출용 광학 센서막으로 대기나 수중에 존재하는 이산화탄소의 모니터링을 통해 다양한 산업에서 이산화탄소를 효율적으로 검출할 수 있을 것이다.
형광염료, 아크릴레이트, 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염, 이산화탄소, 모니터링, 센서막

Description

형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 센서막의 제조방법{Method of manufacturing thereof for carbon dioxide sensing membrane containing fluorescent basic dyes}
본 발명은 수소이온 검출용 형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 광학 센서막의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
미생물 발효의 모니터링에서 용존산소와 pH 뿐만 아니라 중요한 모니터링 인자로서 이산화탄소가 있다. 이산화탄소는 식물의 경우 생명유지를 위한 기본적으로 공급되어야 할 화학물질이며, 미생물을 포함한 자연계의 동물에게는 호흡과정으로부터 배출되는 가스이다. 즉, 이산화탄소는 생명체를 위한 필수 성분일 뿐만 아니라, 생명현상 또는 건강을 측정하는 척도이기도 하다. 미생물의 발효의 경우에는 생장하는 미생물에 의해 배출되어지는 이산화탄소의 농도를 통하여 미생물의 생장상태를 가늠할 수 있는 인자가 되므로 발효기 내의 이산화탄소의 농도를 모니터링 하는 것은 필수적이다.
또한, 이산화탄소의 측정은 많은 산업에서 매우 중요하게 다루어지는데, 특히 생물산업에서는 공정의 조절(process control)을 위해 이산화탄소의 농도를 측 정하는 것이 중요하게 다루어지고 있으며, 양조산업에서 이산화탄소의 농도를 연속모니터링 하는 것은 필수적인데, 이는 생산수율, 불필요한 생산물의 최소화 그리고 제품의 맛을 결정하기 때문이다. 식품산업에서는 이산화탄소 가스를 충전하여 포장하는 기술(modified atmosphere packaging, MAP)은 호기성 미생물에 의한 식품의 부패를 방지하는 역할을 하여, 식품포장에 있어서 혁명적인 기술이 되었다. 따라서 포장하는 기술을 이용함으로써 이산화탄소의 모니터링은 식품포장 산업에서 매우 중요한 부분을 차지하게 되었으며, 생물반응기내 용존산소, pH, 용존 이산화탄소농도를 측정하기 위한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.
상기 이산화탄소의 정량 또는 정성분석을 위하여 근적외선 분광법이 이용되고 있으나, 근적외선을 이용한 광학검출 시스템은 가격이 비싸고 장치의 크기가 클 뿐만 아니라 시료로 보내어지는 광원과 검출되는 빛의 통로길이가 길어, 용액 중 이산화탄소의 정량적 분석이 어렵다는 단점을 지니고 있다. 용존 이산화탄소의 양을 측정하기 위하여 Severinhaus 전극이 가장 많이 사용되고 있고 이는 pH 전극과 측정원리는 동일하며, 소수성 가스 투과막을 사용하고 있으나 산이나 알칼리에 약하고, 응답시간이 늦으며, 삼투압 및 각종 염에 의해 크게 영향을 받는 단점이 있다. 상기 기존의 이산화탄소 검출센서의 단점을 보완하기 위하여 각종 형광염료를 이용한 광섬유 이산화탄소 센서의 개발이 최근 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 용존산소, pH 그리고 이산화탄소를 감응할 수 있는 형광염료를 고정화시킨 졸-겔 기술이 연구되어지고 있고, 이산화탄소를 전극 또는 광학프로브를 이용하여 검출하기 위해서는 전극 및 센서막 내에 카보네이트 완충용액을 필요로 한다. 그러나 졸- 겔 기술에 의한 광학 이산화탄소 검출막은 이러한 카보네이트 완충용액을 가두기 힘들 뿐만 아니라 저장안정성이 결여되어 오랜 시간 동안 센서를 사용할 수 없는 단점을 지니고 있다. 또한, Klimant 등은 형광염료 (Ru(II)-4,4'-diphenyl-2,2'-bipyridyl)를 소수성 고분자막에 포괄하는 방법을 이용하여 용존 이산화탄소를 검출하였으며, Segawa 등은 지시약인 티몰블루(thymol blue)를 졸-겔법을 사용하여 고정화한 후 발색법에 의한 이산화탄소 검출법을 개발하였으나 이들이 개발한 이산화탄소 센서는 센서막 위층에 카보네이트 완충용액을 두고 그 위에 소수성 고분자막으로 다시 코팅하는 것으로써 제작과정이 번거롭고 센서의 응답시간이 긴 단점을 지니고 있다.
또한, Mills, Weigl 및 Wolfbeis 등은 광섬유 용존이산화탄소 센서에 소수성막으로써 에틸셀룰로오스(ethylcellulose)와 실리콘 고무(silicone rubber)를 사용하였으며. Amao 등은 이산화탄소를 검출하기 위해 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS) 외에 알파-나프톨프탈레인(α-naphtholphthalein)이 사용하였으나 이들이 사용한 알파-나프톨프탈레인(α-naphtholphthalein)의 경우 350nm의 여기광을 가지며 655nm의 형광을 방출하는데 UV 파장대역의 광원을 필요로 하는 단점을 지니고 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로, 센서의 구성물로 유기 고분자, 형광 고분자가 아닌 아크릴레이트(acrylate)계 단량체의 혼합물에 수소이온 검출용 형광염료인 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)가 고정화된 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 대기나 수중에 존재하는 이산화탄소의 효율적으로 검출을 위한 수소이온 검출용 형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 광학 센서막의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 아크릴레이트(acrylate)계 단량체를 사용하여 수소이온 검출용 형광염료인 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)이 고정화된 이산화탄소 검출용 광학 센서막의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은,
a) 아크릴레이트(acrylate)계 단량체와 중합개시제를 혼합한 혼합액에 형광염료를 첨가하여 교반하는 단계;
b) 상기 혼합액을 지지체에 코딩하는 단계;
c) 상기 지지체를 가열하여 형광염료가 고정화된 아크릴계 공중합체를 형성하는 이산화탄소 센서층을 제조하는 단계;
d) 완충용액에 상기 c) 단계의 이산화탄소 센서층을 침지하여 팽윤하는 단계;및
e) 상기 d) 단계 후 이산화탄소 센서층상에 실리콘 수지를 코팅하여 이산화탄소 투과층을 형성하는 단계;를 포함하는 형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 형광염료가 고정화된 친수성 고분자인 아크릴계 공중합체 형성하는 이산화탄소 센서층을 완충용액에 침지하여 팽윤하고, 센서층상에 실리콘 수지를 코팅하여 생성된 이산화탄소 투과층을 구비한 이산화탄소 검출용 광학 센서막을 제조한다. 도 1을 참조한다.
아크릴레이트(acrylate)계 단량체는 친수성 단량체로 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 및 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA)의 혼합물과 중합개시제를 혼합하여 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 및 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA) 혼합물을 제조한다.
상기 아크릴레이트(acrylate)계 단량체인 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 및 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA)의 혼합비는 중량비로 99 내지 100:1로 사용하여 혼합하며 바람직하게는 99:1로 혼합한다.
상기 아크릴레이트계를 이용한 광학 이산화탄소 검출막은 친수성으로 소수성 고분자막으로 다시 코팅하는 제조과정의 번거러움이 없는 장점이 있으며, 카보네이트 완충용액의 사용에 대한 저장 및 안정성이 역시 가지고 있어 검출막을 이용한 센서의 사용시 장시간 사용이 가능하다.
상기 친수성의 아크릴레이트계 단량체 혼합물과 중합개시제의 혼합비는 중량비로 99.1 내지 99.9 : 0.1 내지 1.0으로 사용하며 바람직하게는 99.9 : 0.1의 중량비로 혼합하고, 중합게시제로는 이소부티로니트릴(isobutyronitrile, AIBN)을 사용한다. 상기 제조된 아크릴레이트(acrylate)계 단량체와 중합게시제의 혼합물에 형광염료를 고정화한다.
상기 형광염료는 루테니움 복합체, 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS) 또는 플루오르세인아민으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 사용하며 바람직하게는 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)을 사용한다.
상기 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)은 가시광선 영역에서 다양한 흡수 및 방출 스펙트럼 대역을 가지고 있어 수소가 결합(protonated)되었을 때와 분해(deprotonated)되었을 때의 구조에서 두 가지 파장 즉, 405nm와 455nm에서 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS) 분자가 여기되고, 수소가 결합된 구조에서 430nm의 형 광을 방출하며, 수소가 분해된 구조에서는 515nm의 형광을 방출하는 특성을 지니고 있어 본 발명에서는 이산화탄소 및 용존 이산화탄소를 검출하기 위해 수소이온 검출용 형광염료인 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)를 사용한다.
본 발명의 형광염료의 이용은 광학 센서막의 제조시 산이나 알칼리에 강하고 검출신호의 응답시간이 빠르며 삼투압 및 각종 염에 크게 영향을 받지 않는 장점을 가지고 있다.
상기 아크릴레이트(acrylate)계 단량체 및 중합게시제의 혼합물에 형광염료를 첨가하여 교반하고 교반된 혼합액을 지지체에 코팅을 한다.
상기 지지체는 폴리프로린렌 필름 또는 폴리스틸렌이 지지된 지지체로 코팅하고 지지체는 중공섬유, 시트 또는 원통형의 형태로 다양한 형태의 센서막이 제조될 수 있으며, 코팅된 지지체를 열중합하여 형광염료가 고정된 아크릴계 공중합체를 형성하는 이산화탄소 센서층을 제조한다.
상기 열중합은 40 내지 80℃에서 수행하여 형광염료를 고정하고 바람직하게는 65℃에서 수행한다. 40℃ 미만 온도에선 중합이 일어나지 않으며 80℃ 초과한 온도에서 중합을 할 경우 중합의 속도가 빠르며 중합과정에서 많은 질소가스가 발생하여 공기층이 형성되는 단점이 있다.
상기 제조된 이산화탄소 센서층을 카보네이트 완충용액에 침지하여 팽윤을 한다.
또한, 상기 지지체열 가열하여 형광염료가 고정화된 아크릴계 공중합체를 형 성하는 이산화탄소 센서층을 제조한 후 지지체를 제거하고 이산화탄소 센서층을 가공하는 단계를 더 포함하여 얇은 막의 형태의 광학센서막의 제조 역시 가능하다.
상기 이산화탄소 센서층을 침지하는 카보네이트 완충용액은 0.01 내지 1M 농도의 pH 7 내지 9의 완충용액을 사용하며 바람직하게는 0.1M의 pH8의 농도의 카보네이트 완충용액을 사용하여 이산화탄소 센서층을 팽윤하며, 팽윤된 이산화탄소 센서층상에 실리콘 수지를 코팅하여 이산화탄소 투과층을 만든다.
상기 코팅에 사용하는 실리콘 수지는 소수성 접착물질로써 접착용 실리콘 수지로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 공히 사용될 수 있다.
상기한 바와 같은 이산화탄소 검출용 광학 센서막은 제작과정이 간단하고 센서막을 다양한 크기로 정밀가공 가능하며 이산화탄소 센서층 내 고른 형광염료의 분포로 광학 센서막의 검출능이 뛰어나고, 이산화탄소 투과층으로 선택적 기체 투과막을 센서막이 구비하고 있어 외부 이온 농도의 변화에 영향을 받지 않는 장점이 있다.
본 발명의 이산화탄소 검출용 광학 센서막은 센서막 주위의 검출온도 및 이온의 강도에 따른 영향을 받지 않고 용존 이산화탄소의 정량적인 분석이 용이하여이산화탄소의 측정이 요구되는 많은 산업에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 이산화탄소 검출용 광학 센서막을 포함하는 광학 이산화탄소 센서는 응답시간이 짧고, 생물 반응기에 장착하여 반응기내 용존 이산화탄소를 모니터링 할 수 있으며, 각종 환경 모니터링 및 공정 모니터링에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것을 뿐 본 발명의 범위를 어떤 식으로든 제한하는 것은 아니다.
[제조예 1] 이산화탄소 광학센서막 제조
99.8%의 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) : 98%의 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA) : 98%의 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2-mehtylpropionitrile, AIBN)을 9.898g : 1.0g : 0.02g의 비율로 혼합한 후 초음파 처리하여 분말상태인 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2-mehtylpropionitrile, AIBN)을 녹여 혼합액을 제조하였다.
상기 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA) 그리고 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2-mehtylpropionitrile, AIBN)이 잘 혼합되어진 용액 10mL에 20mg의 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)을 첨가하여 실온에서 20분 동안 교반하여 혼합한 후 폴리프로필렌 필름으로 제작한 원통의 지지체에 넣어 가열하여 65℃에서 24시간 중합하여 형광염료가 고정화된 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA) - 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2- mehtylpropionitrile, AIBN) 공중합체를 제조하였다.
상기 폴리프로필렌 필름 지지체 내부에 중합되어진 이산화탄소 폴리머 센서층에서 폴리프로필렌 필름 지지체를 제거한 후, 이산화탄소 폴리머 센서층만을 수득하여 원통형의 이산화탄소 폴리머 센서층을 0.1M 농도의 카보네이트 완충액(pH 8)에 24시간 침지하여 팽윤시킨 후 마지막으로 실리콘(silicone rubber)으로 코팅하여 이산화탄소 광학센서막을 제조하였다.
[제조예 2] 두께 1mm의 이산화탄소 광학 센서막의 제조
98%의 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) : 98%의 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA) : 98%의 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2-mehtylpropionitrile, AIBN)을 9.898g : 1.0g : 0.02g의 비율로 혼합한 후 초음파 처리하여 분말상태인 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2-mehtylpropionitrile, AIBN)을 녹여 혼합액을 제조하였다.
상기 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA) 그리고 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2-mehtylpropionitrile, AIBN)이 잘 혼합되어진 용액 10mL에 20mg의 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)을 첨가하여 실온에서 20분 동안 교반하여 혼합한 후 폴리프로필렌 필름으로 제작한 원통의 지지체에 넣어 가열하여 65℃에서 24시간 중합하여 형광염료가 고정화된 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA), 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA) - 이소부티로니트릴(2,2‘-azobis-2-mehtylpropionitrile, AIBN) 공중합체를 제조하였다.
상기 폴리프로필렌 필름 지지체 내부에 중합되어진 이산화탄소 폴리머 센서층에서 폴리프로필렌 필름 지지체를 제거한 후, 이산화탄소 폴리머 센서층만을 수득하여 원통형의 이산화탄소 폴리머 센서층을 정밀가공하여 두께 1mm로 잘라내어 센서막을 0.1M 농도의 카보네이트 완충액(pH 8)에 24시간 침지하여 팽윤시킨 후 마지막으로 실리콘(silicone rubber)으로 코팅하여 이산화탄소 광학센서막을 제조하였다.
[실시예 1] 이산화탄소 광학 센서막의 안정성 조사
상기 제조예 1에서 제조된 이산화탄소 광학 센서막의 안정성 조사를 위해 중탄산염 완충용액을 이용하여 표준 용존이산화탄소 용액을 제조하였으며 그 농도는 도 3과 같이 21.3mg/L 내지 425.59mg/L의 농도로 하였다. 그리고 광학 용존이산화탄소 센서막을 이용한 용존이산화탄소 검출 실험을 위해 중탄산염 완충용액에 의해 팽윤되어진 제조예 1의 광학 용존이산화탄소 센서막을 24웰 마이크로플레이트 바닥면에 삽입한 후 노출된 표면을 실리콘과 톨루엔이 1:1의 중량비로 혼합된 실리콘 용액을 50μL를 떨어뜨린 후 얇게 도포하고 건조한 후 실험에 사용하였다. 광학 용존이산화탄소 센서막이 부착되어진 24웰 마이크로플레이트에 1mL의 표준 용존이산화탄소 용액을 넣은 후 다중분광계를 이용하여 410nm의 여기파장에서 515nm의 형광을 검출하였다. 그리고 이후의 하기 실시예에서도 실시예 1과 같은 방법으로 실험을 실시하였다.
도 3에서 확인할 수 있듯이 폴리헤마(poly-HEMA)를 담체로 사용한 광학 용존이산화탄소 센서막의 검출 구간은 0mg/mL 내지 425mg/mL의 수용액상에 용해되어있는 이산화탄소 범위 모두에서 검출 가능했으며, 또한 용존 이산화탄소 농도별 2D-형광스펙트럼을 확인하였다.
[실시예 2] 이산화탄소 광학 센서막의 pH에 대한 영향
상기 제조예 1에서 제조된 이산화탄소 광학 센서막의 pH를 조사를 위해 0.1M의 인산 완충용액에 1N의 염산 또는 수산화나트륨 용액을 가하여 pH 3 내지 pH 11에 해당하는 표준 pH용액을 제조하여 사용하였다. 제조된 표준 pH용액을 이산화탄소 센서막이 들어있는 웰에 1.5 mL 첨가한 후 발생되는 형광을 측정하였다. 도 4에서 확인 할 수 있듯이 수소이온 농도에 대하여 영향을 받지 않는 것을 확인하였다.
[실시예 3] 이산화탄소 광학 센서막의 이온강도에 대한 영향
상기 제조예 1에서 제조된 이산화탄소 광학 센서막의 pH를 조사를 위해 중탄산염 완충용액을 이용하여 표준 용존 이산화탄소 용액을 제조하였으며 중탄산염 완충용액에 의해 팽윤되어진 제조예 1의 광학 용존 이산화탄소 센서막을 24웰 마이크로플레이트 바닥면에 삽입한 후 노출된 표면을 실리콘과 톨루엔이 1:1의 중량비로 혼합된 실리콘 용액을 50μL를 떨어뜨린 후 얇게 도포하고 건조한 후 실험에 사용하였다. 광학 용존 이산화탄소 센서막이 부착되어진 24웰 마이크로플레이트에 1mL의 표준 용존 이산화탄소 용액을 넣은 후 다중분광계를 이용하여 410nm의 여기파장에서 515nm의 형광을 검출하였다.
상기의 방법으로 나트륨 이온의 강도에 따른 센서막의 영향성을 조사하기 위 해 표 1과 같은 조성으로 나트륨 이온용액을 조제하여 사용하였다.
Figure 112008086500315-pat00001
도 5에서 알 수 있듯이 센서외막으로 사용한 실리콘이 이산화탄소 기체만을 선택적으로 투과하는 것을 확인하였고, 수소이온을 비롯한 극성 분자 또는 이온이 침투하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서 센서막 외부 이온농도의 변화에 있어서 광학 용존이산화탄소 센서막은 영향을 받지 않는 것을 확인하였다.
[실시예 4] 이산화탄소 광학 센서막 주위의 온도에 대한 영향
상기 제조예 1에서 제조된 이산화탄소 광학 센서막의 온도변화에 따른 광학 용존이산화탄소센서막의 검출능을 조사를 위해 중탄산염 완충용액을 이용하여 표준 용존이산화탄소 용액을 제조하였으며 중탄산염 완충용액에 의해 팽윤되어진 제조예 1의 광학 용존이산화탄소 센서막을 24웰 마이크로플레이트 바닥면에 삽입한 후 노출된 표면을 실리콘과 톨루엔이 1:1의 중량비로 혼합된 실리콘 용액을 50μL를 떨어뜨린 후 얇게 도포하고 건조한 후 실험에 사용하였다. 광학 용존이산화탄소 센서막이 부착되어진 24웰 마이크로플레이트에 1mL의 표준 용존 이산화탄소 용액을 넣은 후 인큐베이터로 온도변화를 조절하고 다중분광계를 이용하여 410nm의 여기파장에서 515nm의 형광을 검출하였다.
센서막의 온도변화에 따른 광학 용존이산화탄소센서막의 검출능을 도 6에서 확인할 수 있듯이 광학 용존이산화탄소 센서막은 검출온도가 실온 내지 40℃사이의 온도 변화는 용존이산화탄소를 검출하는데 있어서 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
도 1은 본 발명의 이산화탄소 검출용 광학 센서막의 단면도이다.
도 2는 이산화탄소 검출용 광학 센서막에서의 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염와 이산화탄소 사이의 반응 과정을 나타낸 것이다.
도 3은 이산화탄소 광학 센서막의 안정성을 조사한 그래프이다.
도 4는 이산화탄소 광학 센서막의 pH에 대한 영향을 조사한 그래프이다.
도 5는 이산화탄소 광학 센서막의 이온강도에 대한 영향을 조사한 그래프이다.
도 6은 이산화탄소 광학 센서막 주위 온도에 대한 영향을 조사한 그래프이다.
도 7은 이산화탄소 농도에 따른 이산화탄소 광학 센서의 형광방출 결과이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 실리콘 코팅층
20: 이산화탄소 센서층
30: 지지체 수지층

Claims (9)

  1. a) 아크릴레이트(acrylate)계 단량체와 중합개시제를 혼합한 혼합액에 형광염료를 첨가하여 교반하는 단계;
    b) 상기 혼합액을 지지체에 코딩하는 단계;
    c) 상기 지지체를 가열하여 형광염료가 고정화된 아크릴계 공중합체를 형성하는 이산화탄소 센서층을 제조하는 단계;
    d) 완충용액에 상기 c) 단계의 이산화탄소 센서층을 침지하여 팽윤하는 단계;및
    e) 상기 d) 단계 후 이산화탄소 센서층상에 실리콘 수지를 코팅하여 이산화탄소 투과층을 형성하는 단계;를 포함하는 형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 아크릴레이트(acrylate)계 단량체는 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 및 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA)인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 히드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxy ethyl methacrylate, HEMA) 및 에틸렌글리콜 디아크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate, EGDA)의 혼합비는 중량비로 9 내지 10 : 1 인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 a) 단계의 형광염료는 루테니움 복합체, 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS) 또는 플루오르세인아민으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 형광염료는 1-히드록시-3,6,8-피렌트리설폰산 트리소디움염(1-hydroxy-3,6,8-pyrenetrisulfonic acid trisodium salt, HPTS)인 것을 특징으로 하는 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 b) 단계의 지지체는 폴리프로린렌 필름 또는 폴리스틸렌이 지지된 지지체로 코팅하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 c) 단계의 고정화는 40 내지 80℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소 검출용 광학센서막 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 c) 단계 후 지지체를 제거하고 이산화탄소 센서층을 가공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형광염료가 고정화된 이산화탄소 검출용 광센서막 제조방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 이산화탄소 검출용 광학센서막을 포함하는 광학 이산화탄소 광학센서.
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