KR101529169B1 - Ｓａｗ 센서 디바이스 - Google Patents
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Abstract
SAW 센서 디바이스에 관한 기술로서, 발진기를 SAW 센서와 평행하지 않도록 장착함으로써 SAW 센서간 간격을 줄일 수 있다. 따라서, 샘플 시료의 낭비를 획기적으로 줄일 수 있고, 발진(Oscillation) 방식을 이용하면서도 시그널의 간섭 및 노이즈를 감소시킬 수 있어서 센싱 감도가 높고, 경제성이 우수하다.
Description
본 발명은 SAW 센서 디바이스에 관한 기술이다.
SAW 센서는 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave; SAW)를 이용하여 분석물인 타겟물질의 존부 등을 센싱하는 장치이다. SAW 란 전자파가 아니라 외부의 열적, 기계적, 전기적 힘에 의한 입자들의 운동으로부터 발생하는 기계적인 파동으로서, 진동에너지의 대부분이 매질의 표면에 집중된다.
일반적으로 SAW 센서는 압전 물질로 이루어진 기판 상에 형성되고, 센서 표면에는 소망하는 타겟물질과 특이적인 결합을 갖는 수용체(Receptor)가 부착되어 있다. 이에, 타겟물질을 포함하는 용액을 SAW 센서에 흘려보내면 타겟물질과 리셉터와의 물리적, 화학적, 전기적 반응에 의해 파장의 변화가 발생하고, 이에 따른 시그널 변화를 통해 타겟 물질의 함량을 진단, 모니터링 할 수 있다.
SAW 센서는 표면의 질량 변화 뿐만 아니라 유체의 압력, 매질의 점도(Viscosity)나 밀도(density) 등에도 매우 민감하다. 따라서, 이러한 질량 외 요인에 의한 시그널 변화인 노이즈(Noise)를 최소화하기 위해서는 유체를 정확하게 제어하는 것이 매우 중요하다.
이러한 SAW 센서의 전극에 표면 탄성파를 발생시키기 위한 기술의 예로는, SAW 센서의 출력 IDT에서 방출된 출력 시그널을 다시 SAW 센서의 입력 IDT에 인가하는 발진(oscillation)방법이 있다. 또한, SAW 센서 외부에서 특정 주파수를 생성시킨 후 입력 IDT에 인가하고 방출된 출력 시그널(Plot)을 플롯하는 방법이 있다.
이 중 발진방법이 더욱 민감도가 우수한 것으로 알려져 있고, 발진방법을 이용하기 위해서는 SAW 센서에 발진기를 장착해야 하며, 발진기는 통상 SAW 센서와 접촉한 상태로 평행하게 위치시킨다.
한편, SAW 센서는 유체 이동을 위해 발생되는 압력구배에 의한 시그널 변화가 크기 때문에, 압력에 의한 오류를 줄이기 위해 복수의 SAW 센서 이용시 하나의 챔버에서 구동하고 있다. 이와 같이, 하나의 챔버에 복수의 SAW 센서를 포함하는 경우 세척의 편차에 의한 오류를 줄일 수 있고, 하나의 샘플에서 다양한 타겟물질을 검출할 수 있어서 다양한 검사를 신속하게 수행할 수 있다.
그러나, 이를 위해서는 복수의 SAW 센서가 사용되어야 하지만, 발진기의 크기가 SAW 센서의 크기보다 크기 때문에 발진기의 크기에 의해 SAW 센서 사이의 간격이 제한 된다. 또한, SAW 센서와 발진기 사이의 간격이 멀어지게 되면 샘플의 손실이 커지게 되고, 시그널의 간섭 및 노이즈가 발생할 수 있다.
SAW 센서 디바이스에서 발진기의 장착으로 인한 SAW 센서간 간격을 최소화함으로써, 샘플의 손실을 줄이고 시그널의 간섭 및 노이즈를 감소시킬 수 있는 SAW 센서 디바이스를 제공하고자 한다.
이에, 종래SAW 센서 디바이스에서 발진기를 SAW 센서와 평행하게 장착했던 것과 달리, 본 발명에서는 발진기를 SAW 센서와 평행하지 않도록 장착함으로써 SAW 센서간 간격을 줄일 수 있도록 하였다.
하나의 예에 따른 SAW 센서 디바이스는, 1 개 이상의 SAW 센서 및 상기 SAW 센서에 대응하는 1 개 이상의 발진기(Oscillator)를 포함하고, 상기 발진기의 수평면이 SAW 센서의 수평면에 대하여 평행하지 않고 소정의 기울기로 기울어져 있는 것으로 이루어져 있다.
또 하나의 예에서, 상기 SAW 센서 디바이스는 2 개 이상의 SAW 센서가 기판 상에 배열되어 형성된 SAW 센서 어레이, 상기 기판과 평행하게 배치되는 탑 플레이트, 및 상기 탑 플레이트에 연결된 2 개 이상의 발진기를 포함하는 것으로 이루어질 수 있다.
또 다른 예에서, 상기 SAW 센서 디바이스에서 복수의 발진기 사이에 소정의 차폐장치가 장착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 SAW 센서 디바이스는 발진기가 SAW 센서와 평행하게 위치하는 것이 아니라 소정의 기울기를 형성함으로써 발진기의 너비로 인해 SAW 센서들 사이의 간격이 넓어지게 되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 샘플 시료의 낭비를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 발진(Oscillation) 방식을 이용하면서도 시그널의 간섭 및 노이즈를 감소시킬 수 있어서 센싱 감도가 높아지고, 경제성 및 산업적 효용가치가 우수하다.
이하, 본 발명의 이점들과 특징들 및 이를 수행하는 방법들이 하기 실시예들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조함으로써 더욱 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 여기서 언급한 실시예들로만 한정되어 구성되는 것은 아니다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 SAW 센서 디바이스는 1 개 이상의 SAW 센서 및 상기 SAW 센서에 대응하는 1 개 이상의 발진기(Oscillator)를 포함하고, 상기 발진기의 수평면이 SAW 센서의 수평면에 대하여 평행하지 않고 소정의 기울기로 기울어져 있는 것으로 이루어져 있다.
이와 관련하여, 도 1에는 제 1 실시예에 따른 SAW 센서 디바이스의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, SAW 센서 디바이스(100)는 SAW 센서(200) 및 발진기(300)를 포함하고, 발진기(300)의 수평면(β)이 SAW 센서(200)의 수평면(α)에 대하여 평행하지 않고 소정의 각도(θ)로 기울어져 있다.
일반적으로 발진기(300)의 너비(w)는 SAW 센서(200)의 너비(w')에 비해 넓으므로, 발진기(300)를 SAW 센서(200)와 평행하게 장착하는 경우에는 발진기(300)의 너비(w)에 의해 SAW 센서 디바이스의 길이가 제한을 받게 된다. 이에 따라 샘플의 상당량이 SAW 센서(200)를 거치지 않는 사체적(dead volume)으로 되어 낭비를 유발한다.
이와 달리, 본 실시예에 따르면 발진기(300)가 소정의 기울기로 기울어져 있음에 따라 발진기(300)가 차지하는 너비가 상대적으로 좁아지게 된다.
상기 발진기(300)의 수평면(β)과 SAW 센서(200)의 수평면(α)이 이루는 각도(θ)가 180°에 가깝게 되면 기울기의 형성으로 인해 발진기의 폭이 좁아지는 효과를 실질적으로 발휘하기 어려우므로, 여기서 각도(θ)는 예를 들어, 약 30° 내지 270° 또는 90°± 30°일 수 있다.
도 1에서는 상기 발진기(300)가 수직으로 기울어져 있어서, 발진기(300)가 차지하는 너비가 실질적으로 그것의 높이(h)의 크기에 해당하므로, 발진기(300)에 의한 SAW 센서(200)의 너비(w')에 비해 현저히 작다.
본 실시예에서는 이와 같이 발진기(300)의 장착시 소정의 기울기를 형성함으로써, 결과적으로 SAW 센서(200) 상호간의 간격을 좁힐 수 있는 바, 환자 검체 등 타겟물질을 포함하는 샘플 용액의 사용량을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 이러한 SAW 센서 디바이스(100)는 발진방법에 적용될 수 있어서 민감도가 우수하고, 하나의 디바이스 내에서 다수의 SAW 센서(200)를 형성할 수 있으므로 압력, 세척 등에 의한 편차를 줄임으로써 노이즈를 줄일 수 있다. 또한, 디바이스의 고-집적화를 통해 소형화를 달성할 수 있다.
경우에 따라, 상기 SAW 센서(200) 및 발진기(300)는 도 1에서와 같이, 별개의 연결부(400, 500)를 경유하여 상호 연결될 수도 있으나, 이들이 서로 직접 연결되는 것을 제한하는 것은 아니다.
또한, 상기 연결부(400, 500)에는 전기적 연결을 위한 커넥터(401, 501)가 형성되어 있을 수도 있다. 이 때, SAW 센서(200)와 연결된 연결부(400) 상에 형성된 커넥터(401)와 발진기(300)와 연결된 연결부(500) 상에 형성된 커넥터(501)는 서로 대응되는 위치 및 크기를 가질 수 있다.
한편, 각각의 SAW 센서(200)의 표면에는 검출 대상물질인 타겟물질과 결합하는 수용체(receptor; 도시되지 않음)가 도포될 수 있다.
상기 수용체로는 단백질, 항원, 항체, 효소, DNA, RNA, PNA(peptide nucleic acid, 인공 DNA), 세포, 및 후각신경(olfactory) 등을 사용할 수 있으며, 상기 수용체에 특이적으로 결합하는 타겟물질은 단백질, 항체, 항원, DNA, RNA, 박테리아, 동물세포, 바이러스, 조직 등의 생분자, 또는 이에 의해 발생된 독소(Toxin) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 발진기(300)는 RF 회로에서 필수적인 회로의 하나로서, 특정주파수의 사인파 신호를 생성해내는 회로이다. 즉, 발진기(300)는 DC 에너지를 AC로 변환해주는 역할을 한다. AMP와는 달리 입력포트없이 출력포트만으로 좁은 대역내에서의 주파수 신호가 검출될 수 있다.
또 하나의 예에서, 상기 SAW 센서 디바이스는 2 개 이상의 SAW 센서를 포함할 수 있는 바, 하나의 예에서, 2 개 이상의 SAW 센서가 기판 상에 배열되어 형성된 SAW 센서 어레이(array)를 형성할 수 있다.
이와 관련하여, 도 2에는 기판 상에 4개의 SAW 센서가 배열된 SAW 센서 어레이의 평면도(a) 및 도 2(a)에는 A-A' 부위의 단면도(b)가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, SAW 센서 어레이 기판(410) 상에 4 개의 SAW 센서(210, 220, 230, 240)가 평행하게 탑재되어 있다.
상기 각각의 SAW 센서(210, 220, 230, 240)는 압전물질로 이루어진 기판(203) 상에 형성된 한 쌍의 IDT(Interdigital Transducer; 201, 202)로 이루어져 있다.
상기 기판(203)을 이루는 압전물질은 기계적 신호의 인가시 전기적 특성이 변화되거나(압전효과), 전기적 신호의 인가시 기계적 신호가 생기는(역압전효과) 재료이다. 예를 들어, 니오브산 리튬(예; LiNbO3), 탄탈산 리튬(예; LiTaO3), 사붕소산 리튬(Li2B4O7), 티탄산바륨(BaTiO3), PbZrO3, PbTiO3, PZT, ZnO, GaAs, 석 영(Quartz), 니오브산염 등을 들 수 있다.
상기 IDT(201, 202)는 전기회로와 음파 지연선(acoustic delay line; 도시되지 않음) 간의 인터페이스로서, 알루미늄 합금, 동합금, 금 등의 박막 금속으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 한 쌍의 IDT에서 하나의 IDT(201)는 인가된 시그널에 의해 표면 탄성파를 발생시키는 바, 이를 '입력(input) IDT(202)' 또는 '송신기(transmitter)'라고 한다. 이때 발생된 표면 탄성파는 기판 표면을 따라 적절한 주파수로 팽창과 압축으로 다른 하나의 IDT(202)에 전달되어 역압전 효과에 의해 전기적 신호로 변환된다. 이 두 번째 IDT(202)를 '출력(output) IDT' 또는 '수신기(receiver)'라고 한다.
상기 입력 IDT(201)와 출력 IDT(202)로부터 입, 출력된 신호는 SAW 센서 어레이 기판(410) 상에 형성된 커넥터의 일 종인 패드부(pad; 401)에 의해 전기적 접속을 모을 수 있다. 경우에 따라, 도면에서와 같이, 각각의 IDT(201, 202)는 연결 와이어(205)를 통해 패드부(401)와 연결될 수 있다.
상기 어레이 기판(410) 상에 탑재된 SAW 센서들 상호간의 간격(d)이 좁을수록 센싱을 위한 샘플시료의 낭비를 줄일 수 있으나, 지나치게 좁은 경우에는 센서들 간 시그널에 간섭이 발생할 수 있으므로 이를 고려하여 적절히 조절할 수 있다. 이 때, SAW 센서들 상호간의 간격(d)은 일정하게 배열할 수 있다.
도 3에는 제 2 실시예에 따라 도 2의 SAW 센서 어레이(410)을 포함하는 SAW 센서 디바이스(101)의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 제 2 실시예의 SAW 센서 디바이스(101)는 2 개 이상의 SAW 센서(210, 220, 230, 240)가 기판 상에 배열되어 형성된 SAW 센서 어레이(410); 상기 SAW 어레이(410)와 발진기 사이에 위치하고, 상기 SAW 어레이(410)와 평행하게 배치되는 탑 플레이트(top plate; 510); 및 상기 탑 플레이트(510)에 연결된 2 개 이상의 발진기(310, 320, 330, 340)로 이루어져 있다.
이러한 구성에 의해, 상기 SAW 센서 어레이 (410)의 하부에 발진기들(310, 320, 330, 340)이 장착된다. 상기 각각의 발진기(310, 320, 330, 340)는 SAW 센서 어레이 (410) 상의 각각의 SAW 센서(210, 220, 230, 240)에 대응한다.
상기 발진기(310, 320, 330, 340)는 SAW 센서 어레이(410)와 직접 연결될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 커넥터의 역할을 하는 탑 플레이트(top plate; 510)를 통해 간접적으로 연결될 수도 있다.
상기 탑 플레이트(510), SAW 센서(210, 220, 230, 240) 및 SAW 센서 어레이 (410)가 모두 평행하게 장착됨으로써 탑 플레이트(510)와 발진기(310, 320, 330, 340)가 이루는 각도(θ')는 실질적으로 SAW 센서(210, 220, 230, 240)와 발진기(310, 320, 330, 340) 사이의 기울기를 형성한다. 이에, 상기 각도(θ')는 약 30 ~ 270° 또는 90 ± 30° 일 수 있다.
상기 SAW 센서 어레이(410) 상의 SAW 센서(210, 220, 230, 240), 탑 플레이트(510) 및 발진기(310, 320, 330, 340)는 커넥터(connector)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
이를 위한 하나의 예에서, 상기 탑 플레이트(510)의 상단면에는 SAW 센서의 입력 IDT(도 2의 201) 및 출력 IDT(도 2의 202)와 각각 연결될 수 있도록 커넥터(501)가 형성되어 있고, 하단면에는 발진기(310, 320, 330, 340)의 입출력 커넥터(도시되지 않음)와 각각 연결될 수 있는 커넥터(도시되지 않음)가 형성되어 있을 수 있다.
이 때, 상기 탑 플레이트(510) 상단 커넥터(501)는 SAW 어레이(410)에 형성된 패드부(401)와 연결됨으로써 SAW 센서의 입력 IDT(도 2의 201) 및 출력 IDT(도 2의 202)와 각각 연결될 수 있다.
본 도면에서는, SAW 센서(210, 220, 230, 240)와 발진기(310, 320, 330, 340) 사이의 간격을 최소화하는 측면에서, 입력 IDT와 연결될 수 있는 커넥터와 발진기의 입력 커넥터와 연결될 수 있는 커넥터가 일체로 형성되어 있고, 출력 IDT와 연결될 수 있는 커넥터와 발진기의 출력 커넥터와 연결될 수 있는 커넥터가 일체로 형성된 경우를 도시하고 있다. 그러나, 이들 각각의 커넥터들은 별개로 형성될 수 있으며, 별개의 부재로 구성될 수도 있음은 물론이다.
이 외에도 상기 커넥터는 구성요소들 간의 전기적 연결이 가능한 것으로서 금속 배선, 비아 홀 및 본딩 와이어 등을 들 수 있다.
상기 발진기들(310, 320, 330, 340) 상호간의 간격은 시그널 간섭 현상이 발생하지 않는 범위라면 특별히 제한되지 않는다. 또한, 시그널 간섭 현상을 줄이기 위해 이들 사이에는 차폐장치(311, 321, 331, 341)가 위치할 수도 있다.
상기 차폐장치(311, 321, 331, 341)는 완충제 등으로 이루어질 수 있다. 상 기 차폐장치(311, 321, 331, 341)는 발진기들 사이 부분에 장착되므로 발진기들(310, 320, 330, 340)이 서로 대면하는 일 면에만 형성될 수 있다. 이에, 상기 차폐장치의 개수는 발진기의 개수(n)와 동일할 수도 있고, 그보다 작은 n-1개일 수 있다. 상기 차폐장치(311, 321, 331, 341)는 발진기들 상호 간의 간섭 현상을 방지할 수 있는 구조라면 특별히 제한되지 않으며, 발진기로부터 발생한 진동이 그 표면을 따라 전달되는 바, 발진기의 수평면을 감싸는 형태일 수 있다.
하나의 예에서, 상기 차폐장치(312, 322, 332, 342)는 도 4에 도시된 바와 같이, 발진기들 상호간의 간격을 메우는 구조일 수 있다. 이러한 구조의 경우 발진기들의 고정성을 향상시킬 수 있어서 안정적인 장착을 도울 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 하나의 예에서, 상기 SAW 센서들(210, 220, 230, 240) 상호간의 간격(d) 및 상기 발진기들(310, 320, 330, 340) 상호간의 간격(d')은 일정할 수 있다. 예를 들어, 오차범위 10% 미만 또는 5% 미만에서 일정하게 위치할 수 있다.
또한, 상기 SAW 센서들(210, 220, 230, 240)과 발진기들(310, 320, 330, 340) 상호간의 간격 역시 일정할 수 있으며, 이들 사이에 탑 플레이트(510) 및/또는 어레이 기판(410)이 위치하는 경우 이들 상호간은 간격(d")이 일정하거나 또는 접촉된 상태일 수 있다.
상기 어레이 기판(410)은 예를 들어, 세라믹 기판 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라, 상기 기판(410)은 별개로 형성되는 것이 아니라 SAW 센서(210, 220, 230, 240)를 구성하는 기판(203)과 일체로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 압전물질로 이루어진 기판(410) 상에 소정 간격으로 복수 개의 IDT 쌍을 형성하여 다수 개의 SAW 센서(210, 220, 230, 240)가 기판(410)과 일체화되어 형성되는 경우를 들 수 있다.
경우에 따라, SAW 센서 디바이스(100, 101, 102)는 SAW 센서로부터 출력된 시그널 또는 발진기로부터 출력된 시그널을 검출하기 위한 시그널 검출기를 포함할 수도 있다.
한편, 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 SAW 센서 디바이스(101, 102)는 예를 들어, 다수 개의 SAW 센서(210, 220, 230, 240)를 어레이 기판(410) 상에 배열하고; 탑 플레이트(510)의 하부에 다수의 발진기(310, 320, 330, 340)를 소정의 기울기를 갖도록 연결하며, 여기서 상기 탑 플레이트의 상부에는 SAW 센서 어레이(410)의 패드부(401)에 대응하는 부위에 커넥터(501)가 형성되어 있고; 발진기가 연결된 탑 플레이트(510)의 커넥터(501)를 SAW 센서가 배열된 기판(410)의 패드부(401)에 연결함으로써 제조될 수 있다.
상기에서, 탑 플레이트(510)를 먼저 SAW 센서가 배열된 기판(410)과 연결한 후 발진기를 연결할 수도 있다.
본 실시예들에 따른 SAW 센서 디바이스(100, 101, 102)는 상기 발진기로부터 출력되는 신호의 변화를 검출하여 상기 SAW 센서에 결합된 물질의 질량, 압력, 밀도 또는 점도(viscosity) 등을 분석할 수 있다.
상기 SAW 센서 디바이스(100, 101, 102)의 구동원리를 살펴보면, 예를 들어, 전기적 시그널이 SAW 표면의 IDT를 거치면서 기계적인 파동을 만든다. 이 파동은 SAW 센서 표면의 수용체와 타겟 물질과의 물리적, 화학적, 전기적 반응에 의해 변화된다. 즉, SAW 센서의 출력 신호의 중심 주파수, 위상 또는 신호 크기 등이 달라지게 된다. 이에, 시그널의 변화를 관찰함으로써 SAW 센서에 타겟 물질이 결합되었음을 감지할 수 있으며, 나아가 대상 물질을 정성적 및 정량적으로 분석할 수 있다.
따라서, 화학적 유체, 체액 등의 생물학적 유체 등의 시료 내 포함되어 있는 타겟물질을 분석 및 모니터링하는 데 이용될 수 있다.
하나의 예에서, 상기 SAW 센서 디바이스(100, 101, 102)는 생물학적 물질의 검출을 위한 바이오센서로 이용될 수 있다. 상기 바이오센서는 효소, 균 및 생물조직 등의 생물학적 물질을 이용한 계측센서, 생체계의 메커니즘을 모방한 계측시스템 센서, 생체계를 대상으로 하여 계측하는 센서를 포괄하는 의미이다.
SAW를 이용한 바이오센서는 기존의 바이오센서보다 큰 주파수 변화를 얻을 수 있으며 액상과 기상에서 동시에 응용이 가능하고 여진 주파수가 기존의 바이오센서보다 최대 10배 이상 크다. 따라서, 집적이 용이하여 바이오센서를 소형화로 제작이 가능하고, 실시간 측정이 가능하며 측정 시료량을 소량화할 수 있다.
상기 바이오센서는 예를 들어 소정 질병에 특이적으로 반응하는 수용체가 표면에 도포된 SAW 센서를 이용하여 질병의 유무를 검사할 수 있다. 이 때, 환자로부터 수득한 검체가 SAW 센서 상의 수용체와 반응하는지 여부를 통해 질병의 유무를 확인할 수 있다. 이와 같이 바이오센서에 이용하는 경우 고가의 샘플이 사용되는 한편, 환자의 검체의 경우에는 샘플의 양 또한 제한된다.
이러한 바이오센서를 이용하여 빠르고 다양한 검사를 수행하기 위해 다수 개의 SAW 센서를 이용할 수 있으나, 이 경우 다량의 샘플이 필요하다.
이에, 본 발명에 예시된 바에 따르면 다수 개의 SAW 센서를 포함하는 경우에도 이들 사이의 간격을 줄임으로써 불필요한 샘플의 낭비를 줄일 수 있으므로 경제적이다.
[실시예 1]
3개의 SAW 센서를 하나의 기판 상에 배열하여 SAW 센서 어레이를 형성하고, 발진기와 직각으로 연결된 탑 플레이트 상부의 커넥터와 SAW 센서 어레이의 패드부를 연결하여 SAW 센서 디바이스를 제작하였다. 제 1 SAW 센서(Sample SAW 1) 및 제 2 SAW 센서(Sample SAW 2) 표면에는 수용체로서 Antibody (Anti-rabbit IgG) 와 반응하는 Antigen (rabbit IgG) 가 도포되어 있고, 제 3 SAW 센서(reference SAW)의 표면에는 수용체가 도포되어 있지 않다.
상기 커넥터로는 스프링 핀(spring pin)을 사용하였고, 출력 시그널을 측정기로 연결하는 커넥터는 MCX를 이용하였다.
[실험예 1]
타겟물질로서 antibody (10ug/ml)를 함유하는 샘플을 준비하였다. 상기 실시예 1에 따른 SAW 센서에 진동을 인가하여 기준 주파수가 176 MHz 임을 확인하고, 100초(sec) 경과시점에서 샘플을 주입하여 센싱 결과를 측정하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5를 참조하면, SAW 센서는 100초(sec)에서 샘플을 주입하자 압력구배에 의해 모든 SAW의 주파수가 올라가고 이후 안정화되어 타겟물질이 반응한 샘플 SAW의 주파수는 아무것도 반응하지 않는 reference SAW 에 비해서 많이 낮아졌으며 동일한 조건인 Sample SAW 1과 2의 시그널 차이가 거의 없는 것을 확인할 수 있다(회색 점선원 참조). 410초 경과시점에서 세척을 하였고 그 후의 변화도 이에 상당함을 확인할 수 있다(회색 점선원 참조).
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 SAW 센서 디바이스의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 예시적인 SAW 센서 어레이의 평면도(a) 및 단면도(b)이다;
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 도 2에 따른SAW 센서 어레이를 포함하는 SAW 센서 디바이스의 평면도이다;
도 4는 본 발명의 제 3실시예에 따른 SAW 센서 디바이스의 단면도이다;
도 5는 본 발명의 실험예 1에 따른 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100, 101, 102: SAW센서 디바이스
200, 210, 220, 230, 240: SAW 센서
300, 310, 320, 330, 340: 발진기
400, 410, 500, 510: 연결부 또는 커넥터
Claims (11)
1 개 이상의 SAW 센서 및 상기 SAW 센서에 대응하는 1 개 이상의 발진기(Oscillator)를 포함하고, 상기 발진기의 수평면이 SAW 센서의 수평면에 대하여 평행하지 않고 소정의 기울기로 기울어져 있는 SAW 센서 디바이스.
제 1 항에 있어서, 상기 기울기는 30° 내지 270°인 SAW 센서 디바이스.
제 1 항에 있어서, 상기 기울기는 90°±30°인 SAW 센서 디바이스.
제 1 항에 있어서, 상기 SAW 센서는 압전물질로 형성된 기판 및 입력 IDT와 출력 IDT로 이루어진 1쌍의 IDT를 포함하는 SAW 센서 디바이스.
제 1 항에 있어서, 상기 SAW 센서 디바이스는 2 개 이상의 SAW 센서가 기판 상에 배열되어 형성된 SAW 센서 어레이(array); 상기 SAW 센서 어레이와 발진기 사이에 위치하고, 상기 SAW 센서 어레이와 평행하게 배치되는 탑 플레이트(top plate); 및 상기 탑 플레이트에 연결된 2 개 이상의 발진기를 포함하는, SAW 센서 디바이스.
제 5 항에 있어서, 상기 SAW 센서는 탑 플레이트 상부에 위치하고, 상기 발 진기는 상기 탑 플레이트의 하부에 위치하는 SAW 센서 디바이스.
제 5 항에 있어서, 상기 SAW 센서 어레이, 탑 플레이트(Top plate) 및 발진기는 커넥터(connector)에 의해 전기적으로 연결되어 있는 SAW 센서 디바이스.
제 5 항에 있어서, 상기 탑 플레이트의 상단면에는 SAW 센서의 입력 IDT 및 출력 IDT와 각각 연결될 수 있는 커넥터가 형성되어 있고, 하단면에는 발진기의 입출력 커넥터와 각각 연결될 수 있는 커넥터가 형성되어 있는 SAW 센서 디바이스.
제 1 항에 있어서, 상기 발진기는 2개 이상이고, 각각의 발진기 사이에 차폐장치가 위치하는 SAW 센서 디바이스.
제 1 항에 있어서, 상기 SAW 센서들 상호간의 간격 및 상기 발진기들 상호간의 간격은 일정한 SAW 센서 디바이스.
제 5 항에 있어서, 상기 SAW 센서 어레이 및 탑 플레이트 상호간은 간격이 일정하거나 또는 접촉한 상태인 SAW 센서 디바이스.
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