KR101114188B1 - Polymeric waveguide biosensors and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저 굴절률 폴리머를 이용하여 민감도가 향상된 무표지 바이오 센서에 관한 것이다. 상세히, 본 발명은 센서의 센싱 부위에 바이오 물질이 결합하게 되면 브래그 격자 구조에 의한 브래그 반사 조건을 만족하는 파장이 변화하는 현상을 감지하는 저가형 휴대용 바이오 센서에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 실리콘 기판상에 저 굴절률 폴리머로 형성된 하부 클래딩과 광도파로 코어로 구성되며, 광도파로 코어는 브래그 격자 구조를 포함하고 있다.The present invention relates to a label-free biosensor with improved sensitivity using a low refractive index polymer. In detail, the present invention relates to a low-cost portable biosensor for detecting a phenomenon in which the wavelength of the Bragg lattice structure to satisfy the Bragg reflection condition is changed when the biomaterial is bonded to the sensing portion of the sensor. The present invention is composed of a lower cladding and an optical waveguide core formed of a low refractive index polymer on a silicon substrate, and the optical waveguide core includes a Bragg grating structure.

Bio sensor (바이오 센서), Label-free bio sensor (무표지 바이오 센서), Low reflective index polymer (저 굴절률 폴리머), Polymeric waveguides (폴리머 광도파로), Bragg reflection optical waveguides (브래그 반사 광도파로) Bio sensor, Label-free bio sensor, Low reflective index polymer, Polymeric waveguides, Bragg reflection optical waveguides

Description

폴리머 광도파로 바이오 센서 및 그 제조방법{Polymeric waveguide biosensors and method of manufacturing the same}Polymer waveguide biosensors and method for manufacturing the same

본 발명은 특정 생체 물질 진단에 의한 질병의 조기 진단, 약품 연구, 환경 및 식품 검사 등에 필요로 하는 바이오 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 기존 광도파로를 이용한 무표지 바이오 센서에 비하여 높은 민감도를 제공하고, 폴리머 광도파로 소자와 광원으로 구성되는 간단한 구조를 가지며, 측정 방식이 단순한 저가형 휴대용 바이오 센서를 구현하는 기술에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biosensor required for early diagnosis of a disease by a specific biomaterials, drug research, environment and food inspection, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a technique for providing a sensitivity, having a simple structure composed of a polymer optical waveguide device and a light source, and having a simple measurement method.

지금까지 알려진 광도파로를 이용한 무표지 바이오 센서에는 브래그 격자가 새겨진 광도파로와 영(Young) 간섭계를 이용한 방식이 있다. 이는, 두 광도파로 중의 하나의 광도파로 상의 센싱 부위에 바이오 물질이 결합함에 따라, 광도파로를 따라 진행하는 모드의 유효굴절률이 변화하게 되어 출력단에서 두 광도파로를 진행하던 빛의 간섭 현상이 변화하게 되는 원리를 이용하여 출력단에서 광 파워의 변화를 관찰하는 방식이다. Label-free biosensors using optical waveguides known to date include Bragg grating engraved optical waveguides and Young interferometers. This is because, as the biomaterial is bonded to the sensing site on one of the two optical waveguides, the effective refractive index of the mode traveling along the optical waveguide is changed, so that the interference phenomenon of light traveling through the two optical waveguides at the output end is changed. It is a way to observe the change of optical power at the output stage by using the principle.

그러나 상기 기술의 무표지 바이오 센서들은 제작 공정이 복잡하여 고가의 비용이 요구되는 단점이 있고, 측정 방식이 매우 복잡하며, 다양한 장비들이 요구 되는 단점을 지니고 있다.However, the label-free biosensors of the above technology have a disadvantage of requiring a high cost due to a complicated manufacturing process, a very complicated measurement method, and a variety of equipments.

한편 상기 기술에 비해 측정 방식이 비교적 간단한 방식의 광도파로 바이오 센서가 있다. 광도파로에 Mach-Zehnder 간섭계를 집적하고, 위와 유사한 방식으로 바이오 물질의 결합에 의해 달라지는 간섭 현상을 관찰한다. 광도파로의 한쪽 끝에 빛을 입력하고, 다른 한쪽 끝에서 출력되는 광 파워를 감지하기 때문에 측정 장비 및 방식이 간단해진다.On the other hand, there is an optical waveguide biosensor of a relatively simple measuring method compared to the above technology. Integrate the Mach-Zehnder interferometer into the optical waveguide and observe the interference phenomena caused by the combination of biomaterials in a similar manner as above. Measurement equipment and methods are simplified because light is input at one end of the optical waveguide and the optical power output at the other end is sensed.

그러나 상기의 기술은 바이오 물질의 농도 등의 측정 범위에 제한이 있으며, 제작 공정이 다소 복잡한 단점이 있다. 또한 실리카 재료를 사용하기 때문에 다양한 굴절률을 가지는 재료를 이용하여 민감도를 향상 및 조절하는 것이 용이하지 않다는 단점이 있다.However, the above technique is limited in the measurement range, such as the concentration of bio-materials, there is a disadvantage that the manufacturing process is somewhat complicated. In addition, since the silica material is used, it is not easy to improve and control the sensitivity by using a material having various refractive indices.

한편 상기 기술에 비해 제작 공정 방식이 매우 간단한 브래그 격자 광도파로 바이오 센서가 있다. 이는 광도파로를 제작하고 나노 임프린팅 공정을 이용하여 광도파로 상에 브래그 격자를 형성한 구조를 가진다. 브래그 격자가 있는 센싱 부위에 바이오 물질을 결합시키면 바이오 물질의 농도에 따라 반사되는 파장 혹은 반사되는 각도가 달라지는 것을 측정하는 방식이다.On the other hand, there is a Bragg grating optical waveguide biosensor, which is very simple in fabrication process compared to the above technology. It has a structure in which an optical waveguide is manufactured and a Bragg grating is formed on the optical waveguide using a nano imprinting process. When the biomaterial is bonded to the sensing area where the Bragg grating is located, the reflected wavelength or the reflected angle varies depending on the concentration of the biomaterial.

그러나 상기 기술에서도 반사되는 파장 혹은 반사되는 빛의 각도를 측정하기 위해서는 측정 방식이 복잡해지며, 고가의 측정 장비가 요구되는 단점이 있으므로 저가형 무표지 바이오 센서로의 적용이 불리하다.However, even in the above technique, the measurement method is complicated to measure the reflected wavelength or the angle of the reflected light, and thus, it is disadvantageous that expensive measurement equipment is required.

한편 상기 기술된 제작 공정 및 측정 방식이 비교적 간단한 방식의 수직 입사형 브래그 격자 바이오 센서에 대한 개발 또한 진행되고 있다. 이처럼 투명 기판 에 브래그 격자 구조만을 형성함으로써 제작 공정 과정이 매우 간단해진다. 또한 투명 기판 아래에서 빛을 수직 방향으로 입사 시키고 브래그 반사 조건에 만족하는 파장의 빛이 다시 입사 방향으로 되돌아오는 것을 측정하게 되므로 측정 방식도 매우 단순해진다. Meanwhile, development of a vertically incident Bragg grating biosensor having a relatively simple manufacturing process and measuring method is also in progress. By forming only the Bragg grating structure on the transparent substrate, the manufacturing process is very simple. In addition, since the light is incident in the vertical direction under the transparent substrate and the light having the wavelength satisfying the Bragg reflection condition is measured to be returned to the incidence direction, the measurement method is very simple.

또한 상기 기술된 수직 입사 방식의 무표지 바이오 센서의 민감도를 향상시키기 위해, 표면 플라즈몬 현상을 적용한 연구가 다수 진행되고 있다. 이는 투명 기판 위에 광도파로와 브래그 격자 구조를 형성한 후, 그 위에 금속 박막을 형성하여 제작한다. 표면 플라즈몬 모드의 유효 굴절률은 센싱 부위에서 일어나는 굴절률 변화에 대해 민감하게 변화하므로 바이오 물질의 결합에 대한 바이오 센서의 민감도를 향상시키게 된다.In addition, in order to improve the sensitivity of the label-type biosensor based on the vertical incidence method described above, a number of studies have been conducted applying the surface plasmon phenomenon. This is formed by forming an optical waveguide and a Bragg grating structure on a transparent substrate, and then forming a metal thin film thereon. The effective refractive index of the surface plasmon mode changes sensitively to the refractive index change occurring at the sensing site, thereby improving the sensitivity of the biosensor to the binding of the biomaterial.

그러나 상기 기술들과 같이 실리카 재료를 이용하여 무표지 방식의 바이오 센서를 제작하게 되면, 측정하고자 하는 바이오 물질에 따라 센서의 민감도 향상 및 조절을 하는 것이 용이하지 않다.However, when a biolabeled biosensor is manufactured using a silica material as in the above techniques, it is not easy to improve and adjust the sensitivity of the sensor according to the biomaterial to be measured.

한편, 브래그 격자형 광도파로 바이오 센서의 민감도를 향상시키기 위하여 광도파로 구조를 개선하는 기술이 다수 개발되고 있다. 이 방식은, Reverse symmetry 광도파로 구조를 도입하여, 측정하고자 하는 물질보다 상대적으로 낮은 굴절률을 가지는 광도파로를 제작하였다. 또한 굴절률을 낮추기 위해 나노 다공성(nanoporous) 실리카 물질을 사용하여 바이오 센서의 민감도를 향상시켰다.Meanwhile, in order to improve the sensitivity of the Bragg grating type optical waveguide biosensor, a number of techniques for improving the optical waveguide structure have been developed. In this method, the reverse symmetry optical waveguide structure was introduced to fabricate an optical waveguide having a relatively lower refractive index than the material to be measured. In addition, nanoporous silica materials are used to reduce the refractive index, which improves the sensitivity of the biosensor.

그러나 상기 기술들과 같이 민감도를 향상시키기 위한 방식에는 dip-floating deposition과 같은 진공 상태에서의 박막 증착 과정이 필수적으로 적용되 므로, 제작 공정에서 고가의 장비와 복잡한 공정 과정이 요구되는 단점이 있다.However, since the thin film deposition process in a vacuum state such as dip-floating deposition is indispensable to the method for improving the sensitivity as described above, there is a disadvantage that expensive equipment and complicated process processes are required in the manufacturing process.

상술한 바와 같이, 기존에 널리 사용되거나 연구되고 있는 비표지 바이오 센서의 경우, 광 간섭계를 이용하거나 브래그 격자를 이용한 형태로 연구되어 왔다. 또한 금속 박막을 형성하여 표면 플라즈몬 현상을 적용하거나, reverse symmetry 광도파로 구조를 적용하여, 바이오 센서의 민감도를 향상시키는 연구들이 다양하게 이루어져 왔다. 그러나 제작 공정이 복잡하고, 측정 절차가 복잡하며, 고가의 측정 장비가 요구되는 등이 단점으로 인해 저가형 휴대용 바이오 센서로의 적용에 적합하지 아니하다는 문제점이 존재하였다. As described above, the unlabeled biosensor, which is widely used or studied in the past, has been studied in the form of using an optical interferometer or Bragg grating. In addition, various studies have been made to improve the sensitivity of the biosensor by forming a metal thin film and applying a surface plasmon phenomenon or applying a reverse symmetry optical waveguide structure. However, there is a problem that the manufacturing process is complicated, the measurement procedure is complicated, and expensive measurement equipment is required, which is not suitable for application to low-cost portable biosensors.

본 발명의 목적은, 폴리머 재료를 이용하여 무표지 바이오 센서를 제작하고 저 굴절률 폴리머 재료를 도입하여 센서의 민감도를 향상시키는 것이다.It is an object of the present invention to fabricate an unlabeled biosensor using a polymeric material and to introduce a low refractive index polymeric material to improve the sensitivity of the sensor.

본 발명의 다른 목적은, 제작 비용이 저렴하고 공정 과정이 간단한 저가형 무표지 바이오 센서를 구현하는 것이다.Another object of the present invention is to implement a low-cost, label-free biosensor with low manufacturing cost and simple process.

본 발명의 또 다른 목적은, 측정 장비 및 방식이 단순하여 실시간 측정 가능한 휴대용 바이오 센서를 구현하는 것이다.Still another object of the present invention is to implement a portable biosensor capable of real-time measurement due to the simple measurement equipment and method.

본 발명은 기판; 상기 기판상에 형성되는 폴리머 클래딩; 및 상기 클래딩 상에 형성되는 폴리머 코어를 포함하고, 상기 코어에는 브래그 격자(Bragg Grating)가 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 광도파로 바이오 센서를 제공한다. The present invention relates to a substrate; A polymer cladding formed on the substrate; And a polymer core formed on the cladding, and a Bragg grating is formed on the core.

본 발명에 있어서, 상기 브래그 격자로의 바이오 물질의 결합에 따른 브래그 반사 조건을 만족하는 빛의 파장 변화를 검출할 수 있다. In the present invention, it is possible to detect the change in the wavelength of light that satisfies the Bragg reflection conditions due to the bonding of the biomaterial to the Bragg grating.

본 발명에 있어서, 상기 클래딩은, 검출할 바이오 물질이 용해된 용액의 굴절률에 근접한 굴절률을 갖도록 형성될 수 있다. In the present invention, the cladding may be formed to have a refractive index close to the refractive index of the solution in which the biomaterial to be detected is dissolved.

본 발명에 있어서, 상기 폴리머 광도파로 바이오 센서 내로 빛이 입력되면, 상기 폴리머 광도파로 바이오 센서 내를 진행하는 모드의 유효 굴절률에 따른 브래그 반사 조건을 만족시키는 특정 파장의 빛이 반사되고, 나머지 파장의 빛은 상기 폴리머 광도파로 바이오 센서를 따라 진행하여 출력될 수 있다. In the present invention, when light is input into the polymer optical waveguide biosensor, light of a specific wavelength that satisfies the Bragg reflection condition according to the effective refractive index of the mode traveling through the polymer optical waveguide biosensor is reflected, and Light may be output by traveling along the polymer optical waveguide biosensor.

본 발명에 있어서, 상기 클래딩의 굴절률이 상기 코어의 굴절률보다 작도록 형성될 수 있다. In the present invention, the refractive index of the cladding may be formed to be smaller than the refractive index of the core.

본 발명에 있어서, 상기 클래딩은 열경화성 폴리머를 포함하고, 상기 코어는 UV경화성 폴리머를 포함할 수 있다. In the present invention, the cladding may include a thermosetting polymer, and the core may include a UV curing polymer.

다른 측면에 관한 본 발명은, 기판상에 클래딩을 형성하는 단계; 상기 클래딩 상에 광 도파로 패턴을 패터닝하는 단계; 상기 광 도파로 패턴이 형성된 상기 클래딩 상에 코어를 형성하는 단계; 및 상기 코어 상에 브래그 격자(Bragg Grating) 패턴을 패터닝하는 단계를 포함하는 폴리머 광도파로 바이오 센서의 제조방법을 제공한다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for forming a cladding on a substrate; Patterning an optical waveguide pattern on the cladding; Forming a core on the cladding in which the optical waveguide pattern is formed; And patterning a Bragg grating pattern on the core.

본 발명에 따르면, 폴리머 재료가 가지는 다양한 굴절률을 이용함으로써 센서 민감도의 향상이 가능하고, 측정하고자 하는 바이오 물질에 따라 민감도의 조절이 용이 해지는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, the sensor sensitivity can be improved by using various refractive indices of the polymer material, and the sensitivity can be easily adjusted according to the biomaterial to be measured.

또한 폴리머 재료를 이용하여 바이오 센서 소자를 제작함으로써, 제작 과정이 간편해지고 바이오 센서의 소형화 및 집적화가 손쉽게 가능하여 단가를 낮출 수 있고, 여러 분야에서의 응용이 가능한 효과를 얻을 수 있다. In addition, by fabricating a biosensor device using a polymer material, the manufacturing process is simplified, and the biosensor can be easily miniaturized and integrated, thereby lowering the unit cost and obtaining an effect that can be applied in various fields.

나아가, 폴리머 광도파로 제작 공정은 집적 광학 기술을 적용함으로써 브래그 격자 광도파로 외에도 광원, 파장 가변 레이저, 광 커플러 등의 광소자들을 하나의 기판상에 집적화하여 휴대용 바이오 센서로의 적용하는 것이 용이 해지는 효과를 얻을 수 있다. Furthermore, in the polymer optical waveguide fabrication process, by applying integrated optical technology, an optical device such as a light source, a tunable laser, an optical coupler, etc., in addition to a Bragg grating optical waveguide, can be easily integrated onto a substrate and applied to a portable biosensor. Can be obtained.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 저 굴절률 폴리머를 이용한 바이오 센서의 민감도 향상에 대한 내용을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the sensitivity of the biosensor using the low refractive index polymer of the present invention. The drawings introduced below are provided by way of example so that the spirit of the invention to those skilled in the art can fully convey. Therefore, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A 부분을 확대하여 측면에서 본 도면이다. FIG. 1A is a plan view schematically illustrating a polymer optical waveguide biosensor 1 according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged side view of portion A of FIG. 1A.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)는 기판(11), 클래딩(12) 및 브래그 격자(14)가 형성되어 있는 코어(13)를 포함한다. 여기서, 도 1b에는 코어(13)의 브래그 격자(14)에 수용기 모듈(receptor module)(15) 및 분석물 모듈(analyte module)(16)이 결합되어 있는 모습이 도시되어 있다. 1A and 1B, the polymer optical waveguide biosensor 1 of the present invention includes a core 13 on which a substrate 11, a cladding 12, and a Bragg grating 14 are formed. Here, in FIG. 1B, the receptor module 15 and the analyte module 16 are coupled to the Bragg grating 14 of the core 13.

상세히, 실리콘 기판(11)상에 클래딩(12)과 코어(13)를 포함하는 폴리머 광도파로가 형성되어 있고, 광도파로의 코어(13) 상에는 브래그 격자(14)가 형성되어 있다. 광대역 파장의 빛이 광도파로의 입력부(Input)에 입력되면, 광도파로를 진행하는 모드의 유효 굴절률에 따른 브래그 반사 조건을 만족시키는 특정 파장의 빛이 반사되고, 나머지 파장의 빛은 광도파로를 따라 진행하여 출력부에서 출력(Output)된다. 도 1에서의 바이오 센서의 표면에 측정하고자 하는 바이오 분자가 결합되면, 광도파로를 진행하는 모드의 유효 굴절률은 변화하게 되고, 브래그 반사 조건을 만족시키는 특정 파장은 변화하게 된다.In detail, a polymer optical waveguide including a cladding 12 and a core 13 is formed on the silicon substrate 11, and a Bragg grating 14 is formed on the core 13 of the optical waveguide. When light having a broad wavelength is input to an input of an optical waveguide, light having a specific wavelength that satisfies Bragg reflection conditions according to the effective refractive index of the mode in which the optical waveguide proceeds is reflected, and light of the remaining wavelengths is along the optical waveguide. Proceeds and is output from the output. When the biomolecule to be measured is bound to the surface of the biosensor in FIG. 1, the effective refractive index of the optical waveguide mode is changed, and the specific wavelength satisfying the Bragg reflection condition is changed.

여기서, 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)의 민감도는 센서 표면에 접촉하는 물질의 굴절률의 변화량과 그에 따른 유효 굴절률의 변화량의 비로 정의된다. 브래그 반사 파장의 변화를 측정하는 센서의 경우에 민감도는 센서 표면에 접촉하는 물질의 굴절률의 변화량과 그에 따른 브래그 반사 파장의 변화량의 비로 정의될 수 있다. 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)의 민감도는 코어(13)와 클래딩(12)을 구성하는 두 폴리머 물질의 굴절률 차이가 커질수록 높아지게 된다.Here, the sensitivity of the polymer optical waveguide biosensor 1 is defined as the ratio of the amount of change in the refractive index of the material in contact with the sensor surface and the amount of change in the effective refractive index accordingly. In the case of a sensor measuring the change in the Bragg reflection wavelength, the sensitivity may be defined as the ratio of the change in the refractive index of the material in contact with the sensor surface and thus the change in the Bragg reflection wavelength. The sensitivity of the polymer optical waveguide biosensor 1 increases as the difference in refractive index between the two polymer materials constituting the core 13 and the cladding 12 increases.

따라서 바이오 분자가 녹아있는 용액의 굴절률과 유사한 굴절률을 가지는 저 굴절률 폴리머 물질로 클래딩(12)을 구성하고, 높은 굴절률을 가지는 폴리머 물질로 코어(13)를 구성하여, 두 폴리머 물질의 굴절률 차이를 극대화시키면, 매우 높은 민감도를 가지는 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)를 구현할 수 있다.Therefore, the cladding 12 is composed of a low refractive index polymer material having a refractive index similar to that of a solution in which biomolecules are dissolved, and the core 13 is composed of a polymer material having a high refractive index, thereby maximizing the difference in refractive index between the two polymer materials. In this case, a polymer optical waveguide biosensor 1 having a very high sensitivity can be realized.

도 2는 유효 굴절률 계산법을 이용하여 코어의 두께 변화와 클래딩의 굴절률 변화에 대한 폴리머 광도파로 바이오 센서의 민감도 변화를 계산하여 도시한 그래 프이다.2 is a graph illustrating a change in sensitivity of a polymer optical waveguide biosensor for a change in thickness of a core and a change in refractive index of a cladding using an effective refractive index calculation method.

폴리머 광도파로 바이오 센서의 민감도를 계산하기 위하여 센서의 표면에 접촉하는 물질의 굴절률은 물(n=1.333)에서 글리세린(n=1.472)으로 변하도록 적용하였고, 코어와 클래딩의 굴절률 차이에 의존하는 민감도 변화를 비교하기 위하여 코어의 굴절률은 1.562, 클래딩 물질의 굴절률은 각각 1.334와 1.440으로 적용하여 계산하였다.In order to calculate the sensitivity of the polymer optical waveguide biosensor, the refractive index of the material in contact with the surface of the sensor was applied to change from water (n = 1.333) to glycerin (n = 1.472), and the sensitivity depends on the difference in refractive index between the core and the cladding. In order to compare the changes, the refractive index of the core was 1.562, and the refractive index of the cladding material was 1.334 and 1.440, respectively.

도 2에 의하면, 1 ㎛ 이하의 코어 두께에 대해서 클래딩 물질의 굴절률이 1.440일 경우와 비교하여, 1.334일 경우에 바이오 센서의 민감도가 극대화될 것이다. 하지만 코어의 두께가 너무 얇은 폴리머 광도파로는 광섬유로부터 빛이 입력될 때의 커플링 손실(coupling loss)과, 광도파로를 진행할 때 발생하는 스캐터링 손실(scattering loss)이 커지게 되므로, 약 1.8 배의 민감도 향상이 예상되는 0.9 ㎛ 를 코어의 최소 두께로 제한하였다.According to FIG. 2, the sensitivity of the biosensor will be maximized when the refractive index of the cladding material is 1.440 for a core thickness of 1 μm or less. However, a polymer optical waveguide with a too thin core will have a coupling loss of light input from the optical fiber and a scattering loss occurring in the optical waveguide, which is approximately 1.8 times. The 0.9 μm of the expected improvement in sensitivity was limited to the minimum thickness of the core.

도 3a 내지 도 3f는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 이용하여 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서를 제작하기 위한 공정 과정을 도시한다. 여기서, 도 3a 내지 도 3d는 도 1a의 폴리머 광도파로 바이오 센서의 정면도이고, 도 3e 및 도 3f는 도 1a의 폴리머 광도파로 바이오 센서의 측면도이다. 3A-3F illustrate a process for fabricating the polymer optical waveguide biosensor of the present invention using a photolithography process. 3A to 3D are front views of the polymer optical waveguide biosensor of FIG. 1A, and FIGS. 3E and 3F are side views of the polymer optical waveguide biosensor of FIG. 1A.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 광도파로 바이오 센서는, 광도파로를 구성하기 위해 UV 경화성 폴리머와 열경화성 폴리머를 사용한다. UV 경화성 폴리머는 코팅을 이용하여 다층구조를 형성하는 것이 간단하나, 열경화성 폴리머는 소수성 물질에 속하므로 그 위에 다른 폴리머를 코팅할 때 산소 플라스마로 표면 처리를 실시하고, 접착 촉진재(adhesion promoter)로 표면 처리하는 공정이 요구된다.The polymer optical waveguide biosensor according to an embodiment of the present invention uses a UV curable polymer and a thermosetting polymer to form an optical waveguide. UV-curable polymers are simple to form multi-layered structures using coatings, but thermosetting polymers are hydrophobic, so they are surface treated with oxygen plasma and coated with an adhesion promoter when coating other polymers on top of them. Processing is required.

본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 광도파로 바이오 센서를 제작하기 위해 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(11)상에 열 경화성 폴리머를 5 내지 10 ㎛ 정도 코팅하고 열 경화를 실시하여 하부 클래딩(12)을 만든다. 다음으로, 하부 클래딩(12)에 광도파로 패턴을 형성하기 위하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트(photoresist)(PR1)를 코팅하고, 그 위에 포토 마스크(M1)를 이용하여 UV를 조사한 후, 식각 공정을 실시함으로써, 도 3c에 도시된 바와 같은 광도파로 패턴(12a)을 형성한다. In order to fabricate a polymer optical waveguide biosensor according to an embodiment of the present invention, first, as shown in FIG. 3A, a thermosetting polymer is coated on a silicon substrate 11 by about 5 to 10 μm and thermally cured. Make the lower cladding 12. Next, in order to form an optical waveguide pattern on the lower cladding 12, as shown in FIG. 3B, a photoresist PR1 is coated and UV is irradiated on the photoresist M1 thereon. Then, by performing an etching process, the optical waveguide pattern 12a as shown in FIG. 3C is formed.

다음으로, 열경화성 폴리머의 표면에 표면 처리를 실시한 후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 광도파로 코어(13)로써 UV 경화성 폴리머를 코팅하고 경화한다.Next, after surface treatment of the surface of the thermosetting polymer, the UV curable polymer is coated and cured with the optical waveguide core 13 as shown in FIG. 3D.

다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이, 광도파로 코어(13) 위에 브래그 격자를 형성하기 위해, 포토레지스트(photoresist)(PR2)를 코팅하고, 488 nm 아르곤 레이저(Ar laser)를 구비한 레이저 간섭계를 이용한 포토리소그래피(photolithography) 공정을 실시하면, 510nm 주기를 가지는 브래그 격자 패턴을 형성한다. 마찬가지로 건식 식각 공정으로 패턴 부분을 100 ~ 300 nm 만큼 제거하여 도 3f에 도시된 바와 같은 브래그 격자(14)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 3E, to form a Bragg grating on the optical waveguide core 13, a laser interferometer coated with a photoresist PR2 and equipped with a 488 nm argon laser (Ar laser). The photolithography process is performed to form a Bragg grating pattern having a 510 nm period. Similarly, the pattern portion is removed by a dry etching process by 100 to 300 nm to form a Bragg grating 14 as shown in FIG. 3F.

도 4는 브래그 격자의 높이가 다른 두 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)에서 출력되는 빛의 스펙트럼을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing the spectrum of light output from the two polymer optical waveguide biosensors 1 having different heights of Bragg gratings.

브래그 격자 구조에 의한 반사율은 코어의 두께와 격자 구조의 높이에 강하게 의존하는데, 특히 큰 굴절률 차이를 가지는 광도파로 구조의 경우에 낮은 격자 높이에 대해서도 매우 큰 반사율을 가지게 된다. 도 4에서 보는 것과 같이, 반사율이 커지게 되면 센서에서 출력되는 스펙트럼에서 브래그 반사파장의 끝이 노이즈 레벨(noise level) 이하로 내려가게 되고, 브래그 반사 파장의 대역폭(bandwidth)이 두꺼워져서 정확한 측정을 하는 것이 어려워진다. 그러므로 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)의 브래그 격자의 높이는 50 nm, 길이는 1 mm로 제한하는 것이 바람직하다. 이때 센서에서 출력되는 광 스펙트럼은 도 4와 같고 3-dB 대역폭(bandwidth)은 0.9 nm가 된다.The reflectance by Bragg grating structure is strongly dependent on the thickness of the core and the height of the grating structure. In particular, in the case of the optical waveguide structure having a large refractive index difference, it has a very large reflectance even at a low grating height. As shown in FIG. 4, when the reflectance increases, the end of the Bragg reflection wavelength is lowered below the noise level in the spectrum output from the sensor, and the bandwidth of the Bragg reflection wavelength becomes thick, thereby making accurate measurement. It becomes difficult to do Therefore, it is desirable to limit the Bragg grating of the polymer optical waveguide biosensor 1 to 50 nm in height and 1 mm in length. At this time, the light spectrum output from the sensor is as shown in Figure 4 and the 3-dB bandwidth (bandwidth) is 0.9 nm.

도 5는 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)를 진행하는 빛의 모드 프로파일(mode profile)을 전하 결합 소자(CCD: charge coupled device)를 이용하여 측정하고 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a mode profile of light traveling through the polymer optical waveguide biosensor 1 using a charge coupled device (CCD).

도 5에 의하면, 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)의 코어 두께는 0.9 ㎛이지만, 클래딩으로의 소멸 전계(evanescent field)의 깊은 침투로 인해 출력단에서의 모드 프로파일(mode profile)의 크기는 6.5 ㎛가 된다. 바이오 센서의 입력단과 출력단에 단일 모드 광섬유를 연결하여 측정된 전체 광 손실은 20dB 이고, 이것은 광도파로 스캐터링 손실(waveguide scattering loss)과 모드 불일치 손실(mode mismatch loss)에 의해 야기된다. 그러므로 바이오 센서의 입력단에 단일 모드 광섬유 대신에 렌즈형 광섬유를 사용하면 전체 광 손실을 15 dB 까지 줄일 수 있다.According to FIG. 5, the core thickness of the polymer optical waveguide biosensor 1 is 0.9 μm, but the size of the mode profile at the output end is 6.5 μm due to the deep penetration of the evanescent field into the cladding. do. The total optical loss measured by connecting single-mode fiber to the input and output of the biosensor is 20 dB, which is caused by the waveguide scattering loss and the mode mismatch loss. Therefore, the use of lenticular fiber instead of single-mode fiber at the input of the biosensor can reduce the total optical loss by 15 dB.

도 6은 1.440 과 1.334의 다른 굴절률을 가지는 클래딩으로 구성된 두 폴리머 광도파로 바이오 센서 표면에 물과 글리세린을 떨어뜨려 브래그 반사 파장의 변화를 측정하고 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating measurement and change of Bragg reflection wavelength by dropping water and glycerin on the surface of a biosensor with two polymer optical waveguides having claddings having different refractive indices of 1.440 and 1.334.

폴리머 광도파로 바이오 센서 표면의 물질이 물에서 글리세린으로 바뀌면서 광도파로를 진행하는 모드의 유효 굴절률이 변하게 되어, 브래그 반사 조건을 만족시키는 빛의 파장이 변화하게 된다. 도 6의 (a)에서 1.440의 굴절률을 가지는 클래딩으로 제작된 바이오 센서에 대하여 브래그 반사 파장이 11.4nm 만큼 이동하고, 도 6의 (b)에서 1.334의 굴절률을 가지는 클래딩으로 제작된 바이오 센서의 경우에는 파장이 21.9nm 만큼 이동하는 것이 확인되었고, 1.334의 저굴절률 폴리머를 이용한 바이오 센서에서 민감도가 약 1.9 배만큼 향상되었다.As the material on the surface of the polymer optical waveguide biosensor is changed from water to glycerin, the effective refractive index of the optical waveguide mode is changed to change the wavelength of light that satisfies the Bragg reflection condition. In the case of the biosensor manufactured by the cladding having a refractive index of 1.334 in FIG. 6 (b), the Bragg reflection wavelength is shifted by 11.4 nm with respect to the biosensor manufactured by the cladding having a refractive index of 1.440 in FIG. It was confirmed that the wavelength shifted by 21.9 nm, and the sensitivity was improved by 1.9 times in the biosensor using a low refractive index polymer of 1.334.

바이오 분자의 결합을 측정하기 위하여 매우 적은 양의 바이오 물질을 제어하기 위한 유체(fluidic) 채널 구조를 도입하였다. 먼저 UV 경화성 폴리머를 이용하여 실리콘 기판에 리소그라피 공정으로 폭은 500㎛, 높이는 50 ~ 100㎛ 유체(fluidic) 채널의 패턴을 형성하였다. 그리고 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 패턴 위에 부어서 경화시킨 후 떼어내어, UV 경화성 에폭시를 이용하여 센서 표면에 부착시키고 호스를 연결하였다.In order to measure the binding of biomolecules, a fluidic channel structure was introduced to control very small amounts of biomaterials. First, a UV curable polymer was formed on a silicon substrate in a lithography process to form a pattern of fluid channels of 500 μm in width and 50 to 100 μm in height. Then, PDMS (Polydimethylsiloxane) was poured on the pattern, cured, and then peeled off, and then attached to the sensor surface using a UV curable epoxy, and a hose was connected.

도 7은 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서를 이용하여 33.2, 531.2 nM 농도의 안티 비오틴(anti-biotin) 을 측정하여 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating the measurement of anti-biotin at 33.2 and 531.2 nM concentration using the polymer optical waveguide biosensor according to the present invention.

도 7에 의하면 바이오 센서 표면으로의 바이오 분자 결합에 의해 광도파로를 진행하는 모드의 유효굴절률이 변화함에 따라 브래그 반사 파장이 변화하는 것이 명확하게 나타난다. 브래그 반사 파장의 이동을 관찰할 때, 바이오 분자의 결합이 초기 10분간은 빠르게 진행되다가 서서히 속도가 느려지고, 약 20분 후부터는 바이오 분자의 결합이 포화(saturation)되는 것을 알 수 있다.According to FIG. 7, it is evident that the Bragg reflection wavelength changes as the effective refractive index of the optical waveguide is changed by biomolecule bonding to the surface of the biosensor. When observing the shift of the Bragg reflection wavelength, it can be seen that the binding of the biomolecule proceeds rapidly during the first 10 minutes and then slowly slows down, and after about 20 minutes, the binding of the biomolecules is saturated.

도 8은 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서의 표면 상태에 따라 동일한 농도의 안티 비오틴(anti-biotin) 을 측정하여 도시한 그래프이다.8 is a graph illustrating the measurement of anti-biotin at the same concentration according to the surface state of the polymer optical waveguide biosensor according to the present invention.

본 발명에서 바이오 검출에 사용되는 안티 비오틴(anti-biotin)은 비오틴(biotin)과의 항원 항체 반응으로써, 둘 사이의 반응은 specific binding으로 이루어진다. 그리고 비오틴(biotin)을 폴리머 표면에 부착하기 위해서 폴리머 표면에 아민 그룹(amine group)을 형성시킨다. 그로 인해 폴리머 표면의 아민 그룹(amine group)과 안티 비오틴(anti-biotin)의 non-specific binding이 발생하여, 원하지 않는 브래그 반사 파장의 이동이 일어날 수가 있다. 또한 안티 비오틴(anti-biotin)이 물리적으로 폴리머 표면에 흡착되어 브래그 반사 파장의 이동이 가능할 수 있다. 그것은 차단 버퍼(blocking buffer) 처리 과정을 도입함으로써 억제할 수 있는데, 차단 버퍼(Blocking buffer)는 BSA(bovine serum albumin)와 Tween 20 (Polysorbate 20)이 포함된 버퍼 용액(buffer solution)으로서 폴리머 표면에 비오틴(biotin)이 부착되지 않은 아민 그룹(amine group)에 흡착되어 안티 비오틴(anti-biotin)이 흡착될 공간을 제거하는 역할을 하게 된다.Anti-biotin (anti-biotin) used in the bio-detection in the present invention is an antigen antibody reaction with biotin (biotin), the reaction between the two is made of a specific binding. In order to attach biotin to the polymer surface, an amine group is formed on the polymer surface. This results in non-specific binding of amine groups and anti-biotin on the polymer surface, which can lead to unwanted shifts in Bragg reflection wavelengths. In addition, anti-biotin may be physically adsorbed on the polymer surface to allow the shift of the Bragg reflection wavelength. It can be suppressed by introducing a blocking buffer process, which is a buffer solution containing bovine serum albumin (BSA) and Tween 20 (Polysorbate 20) to the polymer surface. The biotin is adsorbed to an amine group to which no biotin is attached, thereby removing the space where the anti-biotin is adsorbed.

차단 버퍼(Blocking buffer) 처리에 의한 효과를 관찰하기 위해 30분간 차단(blocking buffer) 처리가 실시되었고, 탈이온수(deionized water)에 희석된 100 ug/ml 농도의 안티 비오틴(anti-biotin)을 micro fluidic channel을 통해 바이오 센서 표면에 주입하였다. APTES에 안티 비오틴(anti-biotin)을 주입하였을 경우와 APTES에 NHS-PEO 비오틴(biotin)을 부착하고 안티 비오틴(anti-biotin)을 주입하였을 경우 각각에 대해서 차단 버퍼(blocking buffer) 처리 유무에 대한 측정을 진행 하였고, 그 결과가 도 8 과 같이 나타났다. 도 8의 (a)에서 안티 비오틴(anti-biotin)과 APTES 사이의 non-specific binding에 의해 피크 파장(peak wavelength)이 이동하는 것을 확인할 수 있었고, 반면 도 8의 (b)에서는 차단 버퍼(blocking buffer) 처리에 의해 non-specific binding이 일어나지 못하여 피크 파장(peak wavelength)이 거의 이동하지 않는다는 것이 확연히 드러났다. 또한 도 8의 (c)와 도 8의 (d)에 대해서도 유사한 결과가 확인되었고, 도 8의 (d)에서는 어느 정도의 시간이 지나도 non-specific binding에 의한 피크 파장(peak wavelength)의 이동이 계속해서 일어난다는 것이 확인되었다.In order to observe the effect of blocking buffer treatment, blocking buffer treatment was performed for 30 minutes, and the anti-biotin concentration of 100 ug / ml diluted in deionized water was micro Injection into the biosensor surface via a fluidic channel. In case of injecting anti-biotin into APTES and injecting NHS-PEO biotin into APTES and injecting anti-biotin, the presence of blocking buffer The measurement was carried out, and the results are shown in FIG. 8. In (a) of FIG. 8, the peak wavelength is shifted by non-specific binding between anti-biotin and APTES, whereas in FIG. 8 (b), blocking buffer is blocked. It was clear that the peak wavelength hardly shifted due to the non-specific binding caused by the buffer treatment. In addition, similar results were observed for FIGS. 8C and 8D, and in FIG. 8D, the shift of the peak wavelength due to non-specific binding after a certain amount of time was observed. It was confirmed that it continued to occur.

도 9는 다양한 농도의 안티 비오틴(anti-biotin)에 대한 바이오 센서의 측정 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing measurement results of biosensors for various concentrations of anti-biotin.

안티 비오틴(anti-biotin) 용액을 센서에 주입하기 전에 nonspecific binding을 방지하기 위하여 차단 버퍼(blocking buffer)로 센서 표면 처리를 한 후에 마이크로 유체 채널을 통하여 안티 비오틴(anti-biotin) 용액이 주입되었다. 8.3 nM에서 664 nM까지의 다양한 농도로 준비된 안티 비오틴(anti-biotin) 용액을 이용하여 바이오 센서로서의 특성이 측정되었다. 측정 실험 이후에 센서의 표면을 세척해도 브래그 반사 파장은 변하지 않았고, 안티 비오틴(anti-biotin)의 결합이 끊어지지 않는 것을 알 수 있었다. 또한 고농도의 안티 비오틴(anti-biotin)에 대해서 브래그 반사 파장이 선형적으로 변화하는 것을 확인하였고, 최저 8.3 nM 의 농도까지 측정을 실시하였다.Before injecting the anti-biotin solution into the sensor, the anti-biotin solution was injected through the microfluidic channel after the sensor surface treatment with a blocking buffer to prevent nonspecific binding. Characterization as a biosensor was measured using an anti-biotin solution prepared at various concentrations from 8.3 nM to 664 nM. After the measurement experiment, cleaning the surface of the sensor did not change the Bragg reflection wavelength, and it was found that the anti-biotin bond was not broken. In addition, it was confirmed that the Bragg reflection wavelength was linearly changed for the high concentration of anti-biotin, and the measurement was performed up to a concentration of 8.3 nM.

이상과 같이 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서, 저 굴절률 폴리머를 이용한 바이오 센서의 민감도 향상에 관하여 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above has been described by the limited embodiment and the drawings with respect to the sensitivity of the polymer optical waveguide biosensor, biosensor using a low refractive index polymer of the present invention, which is provided only to help a more general understanding of the present invention, the present invention The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents and equivalents of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention. .

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A 부분을 확대하여 측면에서 본 도면이다. FIG. 1A is a plan view schematically illustrating a polymer optical waveguide biosensor 1 according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged side view of portion A of FIG. 1A.

도 2는 유효 굴절률 계산법을 이용하여 코어의 두께 변화와 클래딩의 굴절률 변화에 대한 폴리머 광도파로 바이오 센서의 민감도 변화를 계산하여 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a graph illustrating a change in sensitivity of a polymer optical waveguide biosensor for a change in thickness of a core and a change in refractive index of a cladding using an effective refractive index calculation method.

도 3a 내지 도 3f는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 이용하여 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서를 제작하기 위한 공정 과정을 도시한다. 3A-3F illustrate a process for fabricating the polymer optical waveguide biosensor of the present invention using a photolithography process.

도 4는 브래그 격자의 높이가 다른 두 폴리머 광도파로 바이오 센서에서 출력되는 빛의 스펙트럼을 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing spectra of light output from two polymer optical waveguide biosensors having different Bragg grating heights.

도 5는 폴리머 광도파로 바이오 센서(1)를 진행하는 빛의 모드 프로파일(mode profile)을 전하 결합 소자(CCD: charge coupled device)를 이용하여 측정하고 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a mode profile of light traveling through the polymer optical waveguide biosensor 1 using a charge coupled device (CCD).

도 6은 1.440 과 1.334의 각각 다른 굴절률을 가지는 클래딩으로 구성된 두 광도파로 바이오 센서 표면에 물과 글리세린을 떨어뜨려 브래그 반사 파장의 변화를 측정하고 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating measurement and change of Bragg reflection wavelength by dropping water and glycerin on the surface of a biosensor having two refractive waveguides having different refractive indices of 1.440 and 1.334, respectively.

도 7은 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서를 이용하여 33.2, 531.2 nM 농도의 안티 비오틴(anti-biotin)을 측정하고 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating the measurement and measurement of anti-biotin at 33.2 and 531.2 nM concentration using the polymer optical waveguide biosensor according to the present invention.

도 8은 본 발명의 폴리머 광도파로 바이오 센서의 표면 상태에 따라 동일한 농도의 안티 비오틴(anti-biotin)을 주입하여 관찰한 그래프이다.8 is a graph observed by injecting anti-biotin of the same concentration according to the surface state of the polymer optical waveguide biosensor of the present invention.

도 9는 다양한 농도의 안티 비오틴(anti-biotin)에 대한 바이오 센서의 측정 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing measurement results of biosensors for various concentrations of anti-biotin.

Claims (4)

기판;Board; 상기 기판상에 형성되는 폴리머 클래딩; 및 A polymer cladding formed on the substrate; And 상기 클래딩 상에 형성되는 폴리머 코어를 포함하고, A polymer core formed on the cladding, 상기 코어에는 브래그 격자(Bragg Grating)가 형성되며, Bragg grating is formed in the core, 상기 브래그 격자로의 바이오 물질의 결합에 따른 브래그 반사 조건을 만족하는 빛의 파장 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 폴리머 광도파로 바이오 센서.The polymer optical waveguide biosensor for detecting a wavelength change of light that satisfies the Bragg reflection condition of the bonding of the biomaterial to the Bragg grating. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 클래딩은, 검출할 바이오 물질이 용해된 용액의 굴절률에 근접한 굴절률을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리머 광도파로 바이오 센서.The cladding is a polymer optical waveguide biosensor, characterized in that formed to have a refractive index close to the refractive index of the solution in which the biomaterial to be detected is dissolved. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 폴리머 광도파로 바이오 센서 내로 빛이 입력되면, 상기 폴리머 광도파로 바이오 센서 내를 진행하는 모드의 유효 굴절률에 따른 브래그 반사 조건을 만 족시키는 특정 파장의 빛이 반사되고, 나머지 파장의 빛은 상기 폴리머 광도파로 바이오 센서를 따라 진행하여 출력되는 것을 특징으로 하는 폴리머 광도파로 바이오 센서.When light is input into the polymer optical waveguide biosensor, light of a specific wavelength that satisfies Bragg reflection conditions according to an effective refractive index of a mode traveling through the polymer optical waveguide biosensor is reflected, and light of the remaining wavelengths is emitted from the polymer. Polymer optical waveguide biosensor, which is output along the optical waveguide biosensor.
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