KR101841413B1 - 기체상태 샘플 내 질소 산화물용 통합 광전기화학 센서 - Google Patents

기체상태 샘플 내 질소 산화물용 통합 광전기화학 센서 Download PDF

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Abstract

광화학 및 광전기화학 신호 검출에 기초한 기체-상 검출 시스템. 감지 플랫폼은 특히 낮은 ppbV 농도의 질소 산화물을 검출하는데 특히 강력하다. 광화학적 분석은 최적화된 물질 내에서 일어나는 화학적 반응에 기인하는 색깔 형성이 기초한다. 전기화학적 분석은 전기화학적 센서의 도핑 수준 또는 산화환원 전위 변화에 기초할 수 있으며; 광전기화학적 검출은 전기화학적 및 광전기화학적 방법의 결합에 기초할 수 있다. 각각의 독립적인 신호가 동시에 검출될 수 있으며, 이는 검출의 신뢰도를 증가시킨다.

Description

기체상태 샘플 내 질소 산화물용 통합 광전기화학 센서{INTEGRATED OPTOELECTROCHEMICAL SENSOR FOR NITROGEN OXIDES IN GASEOUS SAMPLES}
발명의 배경
1. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 화학 센서에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 통합 전기화학, 전기, 및/또는 광학 검출용 시스템 및 방법에 관한 것이다.
2. 배경 정보
질소 산화물(NOx)은 중요한 환경 오염물이다. 또한 인간의 호흡 내 이들의 수치는 천식과 같은 질병의 주요한 바이오마커(biomarker)이다. 기존의 방법 및 장치들이 알려지지 않은 분석물질(analyte)을 검출할 수도 있으나, 일반적으로 느리고, 고가이며, 및/또는 부피가 크다. 소형화된 센서 및 방법은 일반적으로 충분한 민감도, 선택도, 및/또는 신뢰도가 부족하며; 특히 대기(ambient air) 또는 인간의 호흡과 같은 복합 매트릭스(complex matrice) 내 1종 이상의 분석물질(analyte)을 검출하는데 불완전하다.
개요
본 명세서는 선택도 및 신뢰도의 개선을 위하여 결합될 수 있는 두 가지 검출 원리, 즉 광학 및 전기화학 중 어느 하나 또는 둘 모두에 기초하여 질소 산화물을 검출하기 위한 화학 센서 및 방법을 포함한다.
본 발명의 감지 장치(sensing device)는 각각 낮은 ppbV 및 ppmV 검출 한계에 도달할 수 있는, 두 가지 서로 다른 원리, 즉 전기화학 및 광학의 통합을 통하여 질소 화합물을 검출할 수 있다. 본 발명의 장치는 선택도를 개선하기 위하여 시스템을 조절하기 위한 서로 다른 대안을 허용한다.
본 발명의 센서 및 방법의 구체 예에 대한 장점은 단일 검출 방법에 기초하는 종래 장치와 같은 종래 장치에 비하여 개선된 선택도 및 신뢰도; 분석 물질의 실시간 검출; (예를 들어 고효율(high throughput) 제작 공정이 수반되는) 휴대용 장치와 같은 또 다른 장치에 대한 높은 용량 및/또는 적합성; 위양성(false positive) 및 위음성(false negative) 응답을 감소시킨 결과에 의한 개선된 신뢰도; 및/또는 환경 또는 생의학 적용에 대한 개별 기체의 동시적인 검출;를 포함할 수도 있다.
본 발명의 센서는 환경 감시에서의 응용뿐만 아니라, 천식 및 그 밖의 다른 질병에 대한 비-침습적 의학 진단 및 관리 장치로서의 응용을 가질 수 있다. 본 발명의 센서 및/또는 방법은 예를 들면 실험실-기반 분석 장치, 휴대용 또는 이동식 화학 센서 및 임무 등을 위하여 구성되거나 사용될 수도 있다.
본 발명 센서의 구체 예는 질소 및 이들의 반응 생성물의 독립적인 또는 결합된 전기화학 검출 및/또는 광학 검출을 수행할 수 있는 통합 센서 또는 센서 장치(integrated sensor or sensor devices)를 포함한다. 본 발명의 센서 및 방법의 구체 예는 전기화학적 감지 원리 및/또는 광학적 감지 원리를 질소 산화물을 검출하기 위한 단일 장치에 통합시키며, 이에 따라 개선된 선택도 및 신뢰도를 나타낼 수 있다. 본 발명의 센서는 예를 들면 결합된 광전기화학 신호를 얻거나 및/또는 독립된 광학 신호 및 전기화학 신호를 얻기 위한 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 질소 산화물의 동시적인 검출(simultaneous detection)이 둘 또는 그 이상의 센서 요소들(예를 들면, 동일 구획에 있거나, 또는 필터 단편에 의해 분리될 수 있는 서로 다른 구획에 있는)을 실행시킴으로써 달성될 수 있다. 센서 요소들은 산화환원 염료(redox dye), 방향족 디아민, 및/또는 배위 착물 탐침(probe)을 포함하거나 또는 이들에 의해 둘러싸여 질 수 있다.
본 발명 센서의 일부 구체 예는 기판(substrate)에 연결된 방향족 아민 화합물; 기판과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템 ; 및 상기 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템을 포함한다. 일부 구체 예에서, 기판은 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 유리, 플라스틱, 금속성 메쉬(mesh), 제올라이트, 실리카 입자, 및 알루미나 입자로 구성된 군으로부터 선택되는 최소 1종의 물질을 포함한다.
일부 구체 예에서, 기판은 다공성 막(porous membrane)을 포함하는데 여기서 방향족 아민 화합물이 상기 다공성 막에 매립(embed)된다. 일부 구체 예에서, 다공성 막은 알루미나 입자를 포함하는 셀룰로오스/폴리에스테르 막을 포함한다. 일부 구체 예에서, 다공성 막은 감지 영역(sensing area)을 정의하는데, 이 영역에서 방향족 아민이 물질에 의해 상기 다공성 막에 포획된다. 일부 구체 예에서, 물질은 폴리디메틸실록산을 포함한다.
일부 구체 예에서, 방향족 아민 화합물은 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 방향족 디아민, 1,2-디아미노벤젠, 방향족 디아민 유도체, 나프탈렌디아민, 및 나프탈렌디아민 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 최소 1종의 화합물을 포함한다.
일부 구체 예에서, 기체 흐름 시스템은 유입구 및 유출구를 포함한다. 일부 구체 예에서, 기체 흐름 시스템은 필터를 포함한다. 일부 구체 예에서, 광학 검출 시스템은 광원 및 광학 검출기를 포함한다. 일부 구체 예에서, 광원 및 광학 검출기는 기판의 동일 측면에 위치한다.
일부 구체 예에서, 기판은 다공성 막을 포함한다. 일부 구체 예에서, 광원은 다공성 막의 한쪽 측면에 위치하고 광학 검출기는 광원으로부터 다공성 막의 반대쪽 측면에 위치한다.
일부 구체 예에서, 광학 검출 시스템은 광학 도파관을 포함한다. 일부 구체 예에서, 광원은 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 일부 구체 예에서, 광학 검출기는 전하-결합 소자(charge-coupled device, CCD) 카메라를 포함한다. 일부 구체 예에서, 광학 검출기는 상보형 금속-산화 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS) 카메라이다.
본 발명 센서의 일부 구체 예는 기판에 연결되고 제1 전극으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극; 상기 제1 전극을 상기 제2 전극에 연결시키는 연결기; 기판에 연결된 전해질; 기판에 연결된 검출기 물질, 여기서 검출기 물질은 질소 화합물을 감지하도록 구성됨; 기판에 연결된 상대 전극; 기판에 연결된 기준 전극; 기판과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템 ; 및 상기 제1 전극, 제2 전극, 상대 전극, 및 기준 전극 중 최소 두 개에 연결된 전기 검출기, 여기서 상기 전기 검출기는 상기 연결기 내 전기 전하를 검출하도록 구성됨;을 포함한다.
일부 구체 예에서, 상기 연결기는 전도성(conducting) 또는 반전도성(semiconducting) 물질을 포함한다. 일부 구체 예에서, 전도성 또는 반전도성 물질은 금속 산화물, 금속 산화물 유도체, 폴리피롤, 폴리피롤 유도체, 폴리아닐린, 폴리아닐린 유도체, 폴리티오펜, 폴리티오펜 유도체, 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함한다.
일부 구체 예에서, 전해질은 이온성 액체를 포함하거나 또는 전해질을 갖는 낮은 증기압 용매를 포함한다. 일부 구체 예에서, 검출기 물질은 기준 전극에 위치된다. 일부 구체 예에서, 검출기 물질은 전해질 내에 위치된다. 일부 구체 예에서, 검출기 물질은 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 방향족 디아민, 1,2-디아미노벤젠, 방향족 디아민 유도체, 나프탈렌디아민, 나프탈렌디아민 유도체, 헤모프로틴, 헤모펩티드, 금속 프탈로시아닌, 금속 프탈로시아닌 유도체, 금속 포피린, 금속 포피린 유도체, 철(II) 카바메이트, 및 철(II) 카바메이트 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함한다.
일부 구체 예에서, 검출기 물질은 기준 전극에 위치하는데, 여기서 검출기 물질은 은, 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 방향족 디아민, 1,2-디아미노벤젠, 방향족 디아민 유도체, 나프탈렌디아민, 나프탈렌디아민 유도체, 헤모프로틴, 헤모펩티드, 금속 프탈로시아닌, 금속 프탈로시아닌 유도체, 금속 포피린, 금속 포피린 유도체, 철(II) 카바메이트, 및 철(II) 카바메이트 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함한다.
일부 구체 예에서, 기체 흐름 시스템은 유입구 및 유출구를 포함한다. 일부 구체 예에서, 기체 흐름 시스템은 필터를 포함한다.
일부 구체 예에서, 전기 검출기는 하나 또는 그 이상의 연결된 전극의 하나 또는 그 이상의 전기적 변화를 제어 및 측정하도록 구성된다. 일부 구체 예에서, 전기 검출기는 제1 전극에 연결되며, 전위 섭동(potential perturbation)을 제공하도록 구성된다. 일부 구체 예에서, 전기 검출기는 쌍정전위기(bipotentiostat)를 포함한다. 일부 구체 예에서, 전기 검출기는 제1 전극, 제2 전극, 및 기준 전극에 연결되며 상기 전기 검출기는 한 가지 이상의 전기적 변화 및/또는 전위 이동(potential shift), 컨덕턴스, 및 전기 전류로 구성된 군으로부터 선택되는 특성을 측정하도록 구성된다.
일부 구체 예에서, 검출기 물질은 전해질에 혼합되며, 여기서 센서가 구성되어, 1종 이상의 질소 산화물이 전해질에 유입된다면, 검출기 물질은 상기 1종 이상의 질소 산화물 중 최소 1종과 화학적으로 반응할 것이고 한 가지 이상의 전기적 변화가 상기 화학 반응과 동시에 측정될 수 있다. 일부 구체 예에서, 검출기 물질은 기준 전극에 위치될 수 있으며, 여기서 센서가 구성되어, 1종 이상의 질소 산화물이 기준 전극으로 유입된다면, 검출기 물질은 상기 1종 이상의 질소 산화물 중 최소 1종과 화학적으로 반응할 것이고 한 가지 이상의 전기적 변화가 상기 화학 반응과 동시에 측정될 수 있다.
본 발명의 센서의 일부 구체 예는 기판; 상기 기판에 연결된 방향족 아민 화합물; 상기 기판에 연결된 제1 전극; 상기 기판에 연결되고 제1 전극으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극; 상기 제1 전극을 상기 제2 전극에 연결시키는 연결기; 상기 기판에 연결된 전해질; 상기 기판에 연결된 검출기 물질, 여기서 상기 검출기 물질은 질소 화합물을 감지하도록 구성됨; 상기 기판에 연결된 상대 전극; 상기 기판에 연결된 기준 전극; 상기 기판과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템; 상기 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템; 및 상기 제1 전극, 제2 전극, 상대 전극, 및 기준 전극 중 최소 두 개에 연결된 전기 검출기, 여기서 상기 전기 검출기는 상기 연결기의 한 가지 이상의 전기적 변화를 검출하도록 구성됨;을 포함한다.
본 발명 방법의 일부 구체 예는 센서를 제공하는 단계(상기 센서는 다음을 포함함: 기판; 상기 기판에 연결된 방향족 아민 화합물; 및 상기 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템); 최소 1종의 질소 산화물을 함유하는 샘플을 상기 기판과 유체 소통하도록 유도하여 상기 최소 1종의 질소 산화물이 상기 기판에 연결된 방향족 아민 화합물과 화학적으로 반응하도록 하는 단계; 상기 화학 반응의 반응 생성물을 검출하는 단계; 상기 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 광학 검출 시스템을 사용하여 검출하는 단계; 및 상기 광학적 변화로부터 상기 최소 1종의 질소 산화물을 검출하는 단계;를 포함한다.
일부 구체 예에서, 기판은 다공성 막을 포함하며, 방향족 아민 화합물이 상기 다공성 막에 매립되며, 샘플을 유도하는 단계는 상기 다공성 막과 유체 소통하도록 샘플을 유도하는 것을 포함한다. 일부 구체 예에서, 샘플을 유도하는 단계는 샘플을 상기 다공성 막을 통하여 유도하는 것을 포함한다. 일부 구체 예에서, 센서의 광학 검출 시스템은 광원 및 광학 검출기를 포함하며, 여기서 광학 검출 시스템을 사용하여 검출하는 단계는 광원을 사용하여 빛을 다공성 막을 관통하여 다공성 막의 제1 측면으로부터 투과시키는 단계 및 다공성 막의 반대쪽 측면에서 투과된 빛의 적어도 일부를 광학 검출기를 사용하여 수용(receive)하는 단계를 포함한다.
일부 구체 예에서, 센서의 광학 검출 시스템은 광원 및 광학 검출기를 포함하며, 여기서 광학 검출 시스템을 사용하여 검출하는 단계는 광원을 사용하여 빛을 다공성 막의 제1 측면으로부터 투과시켜 빛의 적어도 일부가 다공성 막에 의해 반사되도록 하는 단계 및 다공성 막의 동일한 상기 제1 측면에서 반사된 빛의 적어도 일부를 광학 검출기를 사용하여 수용하는 단계를 포함한다. 일부 구체 예에서, 센서의 광학 검출 시스템은 광원 및 광학 검출기를 포함하며, 여기서 상기 광학 검출기는 도파관을 경유하여 빛을 수용하도록 구성된다.
본 발명 방법의 일부 구체 예는 센서를 제공하는 단계(상기 센서는 다음을 포함함: 기판에 연결된 제1 전극; 기판에 연결되고 제1 전극으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극; 상기 제1 전극을 상기 제2 전극에 연결시키는 연결기; 기판에 연결된 전해질; 기판에 연결된 검출기 물질, 여기서 상기 검출기 물질은 질소 화합물을 감지하도록 구성됨; 기판에 연결된 상대 전극; 기판에 연결된 기준 전극; 및 상기 제1 전극, 제2 전극, 상대 전극, 및 기준 전극 중 최소 두 개에 연결된 전기 검출기, 여기서 상기 전기 검출기는 연결기 내 전기적 변화를 검출하도록 구성됨); 최소 1종의 질소 산화물을 함유하는 샘플을 상기 기판과 유체 소통하도록 유도하여 상기 최소 1종의 질소 산화물이 상기 기판에 연결된 검출기 물질과 화학적으로 반응하도록 하는 단계; 상기 화학 반응의 반응 생성물을 검출하는 단계; 상기 연결기의 전기적 변화를 전기 검출기를 사용하여 검출하는 단계; 및 상기 전기적 변화로부터 상기 최소 1종의 질소 산화물을 검출하는 단계를 포함한다.
일부 구체 예에서, 검출기 물질이 전해질 내에 위치되어서 이에 따라 반응 생성물이 전해질 내에서 형성된다. 일부 구체 예에서, 검출기 물질이 기준 전극에 위치하여서 이에 따라 반응 생성물이 기준 전극에서 생성된다.
본 발명 방법의 일부 구체 예는 센서를 제공하는 단계(상기 센서는 다음을 포함함: 기판; 상기 기판에 연결된 방향족 아민 화합물; 상기 기판에 연결된 제1 전극; 상기 기판에 연결되고 제1 전극으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극; 상기 제1 전극을 상기 제2 전극에 연결시키는 연결기; 상기 기판에 연결된 전해질; 상기 기판에 연결된 검출기 물질, 여기서 상기 검출기 물질은 질소 화합물을 감지하도록 구성됨; 상기 기판에 연결된 상대 전극; 상기 기판에 연결된 기준 전극; 상기 기판과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템 ; 상기 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템; 및 상기 제1 전극, 제2 전극, 상대 전극, 및 기준 전극 중 최소 두 개에 연결된 전기 검출기, 여기서 상기 전기 검출기는 연결기의 한 가지 이상의 전기적 변화를 검출하도록 구성됨); 최소 1종의 질소 산화물을 함유하는 샘플을 상기 기판과 유체 소통하도록 유도하여 상기 최소 1종의 질소 산화물이 방향족 아민 화합물 및 검출기 물질과 화학적으로 반응하도록 하는 단계; 상기 화학 반응 중 적어도 하나의 반응 생성물을 검출하는 단계; 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 광학 검출 시스템을 사용하여 검출하는 단계; 상기 연결기의 전기적 변화를 전기 검출기를 사용하여 검출하는 단계; 및 광학적 변화 및 전기적 변화 중 적어도 하나로부터 상기 최소 1종의 질소 산화물을 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명 방법의 임의 구체 예는 임의의 전술한 단계, 요소, 및/또는 특징으로(이들 전술한 단계, 요소 및/또는 특징을 포함/함유/보유/가지는 대신에) 구성되거나 본질적으로 구성될 수 있다. 따라서, 청구의 범위에서, 용어 "구성되는" 또는 "본질적으로 구성되는"은 지정된 청구의 범위를 또 달리 개방형 연결어를 사용하는 범위로 변화시키기 위하여, 전술한 개방형 연결어에 의해 대체될 수 있다. 전술한 구체 예 및 그 밖의 다른 예와 관련된 상세한 설명을 이하에서 제시한다.
도면의 간단한 설명
이하의 도면은 실시예를 나타내며 제한을 나타내는 것은 아니다. 간결성 및 명확성을 위하여, 소정의 구조의 모든 특징들이 상기 구조를 나타내는 모든 도면에서 항상 명칭부여되지는 않는다. 동일한 도면 부호가 반드시 동일한 구조를 나타내는 것은 아니다. 그 대신에, 동일한 도면 부호는 유사한 특징 또는 유사한 기능을 갖는 특징을 나타내기 위해 사용될 수 있으며, 동일하지 않은 도면 부호일 수 있다.
도 1a-1d는 본 발명 센서의 두 구체 예의 개략도인데, 도 1a 및 도 1c는 구체 예 1을 나타내고 도 1b 및 도 1d는 구체 예 2를 나타낸다.
도 2는 아세토니트릴에 용해된 1,2-디아미노벤젠(PDA)과 질소 산화물의 반응 동안의 생성물 형성에 대한 스펙트럼이다. 포말형성 속도(Bubbling rate) = 20 mL.min-1. NOx 농도(CNOx ) = 0.50ppmV, PDA 농도 = 5 mM. 매 2분마다 스펙트럼 취함.
도 3은 고체상에서의 1,2-디아미노벤젠과 질소 산화물 사이의 반응에 의한 적색, 녹색, 및 청색(RGB) 명암(intensity) 변화이다. 유량 = 200 mL.min-1. NOx 농도 = O.20ppmV (1); NOx 농도 = 2.00ppmV (2); NOx 농도 = 69.0ppmV (3).
도 4는 이온성 액체 전해질 층에서 질소 산화물의 분리의 결과에 의한 소스 드레인 전류(source drain current)(Isd)의 전위 이동이다.
도 5는 보정 곡선이다. 기체상인 이산화질소의 함수로서 최대 전류의 절반(V1/2)에서 소스 드레인 전류(Isd)의 전위 이동이다.
예시적인 구체 예의 상세한 설명
용어 "연결된"은 '결합된' 또는 '연결된'으로 정의되며, 반드시 직접적인 것은 아니며 또한 반드시 기계적인 것도 아니다. "연결된" 두 아이템은 서로 일체화 또는 통합화될 수 있다. 관사는 명확하게 언급되지 않는 한 단수 또는 복수로서 정의된다. 용어 "실질적으로", "대략" 및 "약"은 해당 기술분야의 통상의 기술자가 이해하듯이 특정된 것을 전체적으로 정의하지만 반드시 완전하게 정의하는 것은 아니다. 용어 "포함한다" (및 "포함하다" 및 "포함하는" 등의 이들의 활용형), "가진다"(및 "가지는" 및 "갖는" 등의 이들의 활용형), "갖는"(및 "가진다" 및 "가지는" 등의 활용형), 및 "함유한다"(및 "함유하는" 등의 활용형)는 개방형 연결어이다. 따라서, 하나 또는 그 이상의 요소를 "포함하는", "갖는", "가지는", 또는 "함유하는" 시스템은 이들 요소들을 소유하는 것에 한정되지 않으면서, 이들 하나 또는 그 이상의 요소를 소유한다. 이와 유사하게, 하나 또는 그 이상의 단계를 "포함하는", "갖는", "가지는", 또는 "함유하는" 방법은 단지 이들 하나 또는 그 이상의 단계를 소유하는 것에 한정되지 않으면서, 이들 하나 또는 그 이상의 단계를 소유한다(예를 들면 추가적인 단계를 소유할 수 있다).
또한, 특정한 방식으로 구성된 장치 또는 구조는 최소 그러한 방식으로 구성되는 것이며, 상기 특정한 방식 이외의 또 다른 방식으로 구성될 수도 있다. 이제 도면, 특히 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명 센서의 두 가지 구체 예가 제시된다. 도 1a 및 도 1c는 광전기 센서의 제1 구체 예(10a)의 정상 횡단면도 및 측면 횡단면도를 나타낸다. 도 1b 및 도 1d는 광전기 센서의 제2 구체 예(10b)의 정상 횡단면도 및 측면 횡단면도를 나타낸다. 구체 예(10a 및 10b) 사이의 유사한 요소는 유사한 도면 부호를 부여하였으나; 이러한 요소들이 두 구체 예 사이에서 반드시 일치하는 것은 아니며 그 대신에 위치 및/또는 배열이 달라질 수도 있음을 이해하여야 한다.
센서(10a)는 기판(14), 상기 기판에 연결된 전해질(18); 상기 기판에 연결된 화학적 탐침(chemical probe) (예를 들면 방향족 아민 화합물) (예를 들면, 전해질에 혼합되거나 전해질 내에 매립되어 전해질을 통하여 상기 기판과 연결됨); 상기 기판에 연결되고 서로 간격을 두고 떨어져 있는 두 개의(제1 및 제2) 작업 전극 (WE1 및 WE2)(22 및 26) (예를 들면, 제1 전극(22) 및 상기 제1 전극(22)으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극(26)), 제1 전극(22)을 제2 전극(26)에 연결하는 연결기(30); 및 상기 기판에 연결된 검출기 물질(예를 들면, 전해질에 혼합되거나 전해질 내에 매립되어 전해질을 통하여 상기 기판과 연결됨)을 포함한다. 다양한 구체 예에서, 검출기 물질은 최소 1종의 질소 산화물을 감지하도록 구성될 수 있다.
예를 들어 기판은 임의의 적절한 물질을 포함할 수 있으며, 불투명하거나, 반투명하거나, 및/또는 투명할 수 있다. 일부 구체 예에서, 기판은 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 유리, 플라스틱, 금속성 메쉬, 제올라이트, 실리카 입자, 졸-겔, 및 알루미나 입자로 구성된 군으로부터 선택되는 최소 1종의 물질을 포함할 수 있다. 전해질은 액체, 고체 또는 반고체(semisolid)일 수 있으며, 예를 들면 전해질을 포함하는 이온성 액체인 저증기압 용매 등일 수 있다. 이온성 액체는 열적 및 수명 안정성, 분석물질에 대한 선택도 및 선농축 능력(preconcentration capability)을 제공할 수 있다. 화학적 탐침 또는 방향족 아민 화합물은, (예를 들어 적절한 분석물질을 포함하는 기체상태 샘플이 (예를 들면 전해질을 통하여 방향족 아민 화합물과 유체 소통하는) 기판과 유체 소통하도록 놓인다면) 예를 들어 이산화질소, 및 이와 유사한 것과 같은 분석물질의 존재 하에서 전해질의 색깔을 변화시키거나 및/또는 전해질의 색 또는 전해질에 의한 색의 변화를 유발하도록 구성될 수 있다. 일부 구체 예에서, 방향족 아민 화합물은 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 방향족 디아민, 1,2-디아미노벤젠, 방향족 디아민 유도체, 나프탈렌디아민, 및 나프탈렌디아민 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 최소 1종의 화합물을 포함한다.
예를 들어, 검출기 물질은 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 방향족 디아민, 1,2-디아미노벤젠, 방향족 디아민 유도체, 나프탈렌디아민, 나프탈렌디아민 유도체, 헤모프로틴, 헤모펩티드, 금속 프탈로시아닌, 금속 프탈로시아닌 유도체, 금속 포피린, 금속 포피린 유도체, 철(II) 카바메이트, 및 철(II) 카바메이트 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 연결기(30)는 예를 들면 1종 이상의 전도성 또는 반전도성 물질을 포함할 수 있다. 일부 구체 예에서, 예를 들어, 상기 1종 이상의 전도성 또는 반전도성 물질은 금속 산화물, 금속 산화물 유도체, 폴리피롤, 폴리피롤 유도체, 폴리아닐린, 폴리아닐린 유도체, 폴리티오펜, 폴리티오펜 유도체, 및 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)으로 구성된 군으로부터 선택된다. 검출기 물질이 전해질에 혼합되거나 또는 전해질 내에 매립되는 구체 예에서, 1종 이상(예를 들어 1종, 2종, 3종, 4종, 5종, 6종, 7종, 8종, 9종, 10종, 또는 그 이상)의 질소 산화물이 (예를 들어, 전해질과 유체 소통하도록 유도되는 기체로서) 전해질로 유입된다면, 검출기 물질은 상기 1종 (예를 들어 1종, 2종, 3종, 4종, 5종, 6종, 7종, 8종, 9종, 10종, 또는 그 이상) 중 적어도 1종 또는 그 이상의 질소 산화물과 화학적으로 반응할 것이며 (예를 들면 연결기(30)의) 한 가지 또는 그 이상의 전기적 특성 및/또는 변화가 상기 화학 반응과 동시에 측정될 수 있도록, 센서가 구성될 수 있다.
센서(10a)는 기판에 연결된 상대 전극(34); 기판에 연결된 기준 전극(38); 기판과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템(42); 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템(46); 및 제1 전극(22), 제2 전극(26), 상대 전극(34), 및 기준 전극(38) 중 최소 두 개(예를 들어, 둘 또는 그 이상, 최대 모두)에 연결된 전기 검출기(50)를 더욱 포함한다. 전기 검출기(50)는 연결기(30)에서의 한 가지 또는 그 이상의 전기적 변화를 검출하도록 구성된다.(예를 들어, 제1 전극(22) 및/또는 제2 전극(26)에 연결되어 이에 따라 전기 검출기(50)가 제1 전극(22) 및/또는 제2 전극(26)을 통하여 연결기(30)와 전기적 소통을 하도록 구성된다.)
일부 구체 예에서, 검출기 물질은 기준 전극(38)에 위치된다(예를 들면, 기준 전극(38)을 통하여 기판에 연결된다). 검출기 물질이 기준 전극에 위치하는 구체 예에서, 검출기 물질은, 예를 들어, 은, 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 방향족 디아민, 1,2-디아미노벤젠, 방향족 디아민 유도체, 나프탈렌디아민, 나프탈렌디아민 유도체, 헤모프로틴, 헤모펩티드, 금속 프탈로시아닌, 금속 프탈로시아닌 유도체, 금속 포피린, 금속 포피린 유도체, 철(II) 카바메이트, 및 철(II) 카바메이트 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 검출기 물질이 기준 전극에 위치하는 구체 예에서, 1종 이상의 질소 산화물이 기준 전극에 유입된다면(예를 들어, 전극과 유체 소통하거나, 주위에 있거나, 또는 접촉하도록 유도되는 기체 내에서), 검출기 물질은 상기 1종 이상의 질소 산화물 중 적어도 1종과 화학적으로 반응할 것이며 (예를 들면 연결기(30)의) 한 가지 또는 그 이상의 전기적 특성 및/또는 변화가 상기 화학 반응과 동시에 측정될 수 있도록, 센서가 구성될 수 있다.
기체 흐름 시스템(42)은 유입구(58)와 유출구(62)를 갖는 하우징(54)을 포함한다. 하우징(54)은 기판(14)과 협동하여 샘플 챔버(66)를 정의하는데, 상기 샘플 챔버를 통하여 기체 또는 유체 샘플이 흐를 수 있거나 또는 (예를 들면, 전해질 및/또는 방향족 아민 화합물이 있는) 기판과 유체 소통하도록 유도될 수 있다. 이러한 방식으로, 기체 흐름 시스템(42)은 기판과 유체 소통한다(예를 들면, 기체 흐름 시스템(42)에 위치하거나 및/또는 이를 통하여 흐르는 기체 또는 또 다른 유체는 기판 및 기판상의 임의 물질, 예를 들면 전해질, 화학적 탐침, 및/또는 이와 유사한 것과 유체 소통하도록 유도될 수 있다).
제1 및 제2 작업 전극 (WE1 및 WE2)(22 및 26), 및 연결기는 전도성 접합부 (예를 들면 전도성 폴리머 접합부)를 형성하고, 전기 검출기(50)는 연결기(30)에서의 한 가지 이상의 전기적 변화(예를 들면, 컨덕턴스, 전기화학적 전위 이동, 및/또는 이와 유사한 것)를 측정하도록 구성된다. 일부 구체 예에서, 전기 검출기(50)는 한 가지 이상의 전기적 특성 및/또는 변화를 제어 및/또는 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 구체 예에서, 전기 검출기는 정전위기(potentiostat)(예를 들면, 쌍정전위기)를 포함하는데, 상기 정전위기(예를 들면, 쌍정전위기)는 기준 전극(38)에 대한 제1 및 제2 전극(22 및 26)의 전위를 제어하도록 구성되고 이에 따라 전류가 작업 전극(22 및 26)과 상대 전극(34) 사이를 흐르는 것이 허용될 수 있다. 일부 구체 예에서, 전기 검출기는 전위 섭동을 제공하도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 광학 검출 시스템(46)은 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 탐지하도록 구성된다(예를 들면, 예를 들어 제1 전극(22), 제2 전극(26), 및/또는 접합부(30)에서 및/또는 근처에서, 분석물질과 방향족 아민 화합물의 화학 반응으로 인한 전해질의 광학적 변화). 광학 검출 시스템(46)은 광원(70) 및 광학 검출기(74)(광검출기 또는 카메라)를 포함한다. 제시된 구체 예에서, 광원(70)은 기판의 제1 측면에 위치하고 광학 검출기(74)는 기판의 반대쪽 측면에 위치하여서, 만약 광원(70)이 활성화되어 빛을 방출 또는 다른 방법으로 제공한다면, 상기 빛의 적어도 일부는 상기 기판을 통하여 지나가거나 전해지며 상기 기판의 반대쪽 측면에 있는 광학 검출기(74)에 의해 수용 또는 검출될 것이다. 이는 "전달 구성(transmission configuration)"으로 간주 될 수 있는데 즉 빛이 기판을 통하여 전달된다. 또 다른 구체 예에서, 광학 검출 시스템은 "반사 구성(reflection configuration)"을 가질 수 있는데 즉 광원 및 광학 검출기가 기판의 동일 측면에 위치하여서, 광원이 활성화되어 빛을 제공한다면, 상기 빛의 적어도 일부(최대 전부)가 기판으로부터 반사되고 기판의 동일 측면에 있는 광학 검출기에 의해 수용될 것이다. 일부 구체 예에서, 광 검출 시스템(46)은 예를 들어 광원 및/또는 광학 검출기에 일체화될 수도 있는 하나 이상의 광학 도파관(도시되지 않음)을 포함한다.
광원은 백색 광원, 발광 다이오드(LED), 또는 이와 유사한 것과 같은 임의의 적절한 광원을 포함할 수 있다. 일부 구체 예에서, 좁은 방출 밴드를 제공하기 위하여, 광원이 예를 들면, 공지된 스펙트럼 분포를 갖는 LED, 또는 밴드-패스 필터와 결합된 광역-밴드 광원과 같은 가시 스펙트럼의 특정 영역에서 방출(빛의 제공)을 가져서, 센서의 광학 검출 선택도가 개선되는 것이 바람직할 수 있다. 광학 검출기는 전하-결합 소자(CCD) 카메라, 상보형 금속-산화 반도체(CMOS) 카메라, 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 구체 예에서, 웹캠(webcam) 또는 필터-변형된 포토다이오드 어레이가, 좁은 또는 제어된-밴드 광원에 의해 제공되거나 또는 허용되는 선택도는 증가 및/또는 일치시키는데 유리할 수 있다.
접합부(30)는 제1 및 제2 전극(22 및 26) 사이의 전도 통로를 형성하기 위하여 제1 전극(22)과 제2 전극(26) 사이에 증착 및/또는 위치된, 전도성 또는 반전도성(semiconductive) 물질(예를 들면, 폴리머, 금속, 및/또는 이와 유사한 것)을 포함한다. 접합부(30)는 전기화학 트랜지스터 구성에서 사용되도록 구성되는데, 여기서 제1 및 제2 전극(22 및 26)은 소스 및 드레인 전극이며, 게이트 전위(Vg)는 기준 전극(38)을 통하여 인가되고, 상대 전극(34), 및 전기 검출기(50)(예를 들면, 정전위기)가 있다. 전기 검출기(및/또는 검출 시스템)는 예를 들면, 다양한 게이트 전위 값(Vg)에서 제1 및 제2 전극(22 및 36) 사이의 바이어스 전압(Vbias)을 사용하여 소스-드레인 전류(Isd)를 감시 및/또는 사용자로 하여금 감시하는 것을 허용하도록 구성된다.
질소 산화물이 전해질에 용해될 때(예를 들면, 전해질과 유체 소통하는 기체상태 또는 유체 샘플을 통하여), 전도성 폴리머 접합부의 컨덕턴스(도핑 수준)의 변화 또는 전해질(18)과 기준 전극(38)의 전기화학적 전위의 변화 중 어느 하나가 분석물질 자체에 의해 또는 반응 생성물에 의해 생성될 수 있다. 또한, 광학적 변화(예를 들면, 색깔의 변화)가 전술한 광원 및 광검출기를 사용하여 기록 또는 등록될 수 있다.
도 1(b)에 도시된 바와 같이, 센서(10b)는 센서(10a)와 어느 정도 유사하다. 예컨대, 센서(10b)는 기판(14); 기판(14)에 연결된 방향족 아민 화합물; 기판(14)과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템(42); 및 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템(46)을 포함한다. 그렇지만, 센서(10b)는 다공성 막(78)을 포함하며, 방향족 아민 화합물(또는 전술한 탐침)이 감지 영역(예를 들면, 광학 감지 영역)이라 불릴 수 있는 다공성 막(78) 내에 매립될 수 있다. 일부 구체 예에서, 다공성 막(78)은 방향족 아민 화합물에 의해 부분적으로(최대 완전히) 포화된다. 다공성 막(78)은 예를 들면 셀룰로오스/폴리에스테르 막을 포함할 수 있다(예를 들면, 강화를 위한 알루미나 입자 또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다). 일부 구체 예에서, 방향족 아민은 물질(예를 들면, 폴리디메틸실록산)에 의해 감지 영역에 한정된다. 제시된 바와 같이, 센서(10b)는 다공성 막의 한쪽 측면에 위치한 광원(70) 및 광원으로부터 먼 다공성 막의 반대쪽 측면에 위치한 광학 검출기(74)를 갖는 광학 검출 시스템(46)을 또한 포함한다.
센서(10b)는 또한 기판에 연결된 제1 전극(22); 기판에 연결되고 제1 전극과 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극(26); 제1 전극을 제2 전극에 연결하는 연결기(30); 기판에 연결된 전해질(18); 기판에 연결되고 질소 화합물을 감지하도록 구성된 검출기 물질; 기판에 연결된 상대 전극(34); 기판에 연결된 기준 전극(38); 기판과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템(42); 및 제1 전극, 제2 전극, 상대 전극, 및 기준 전극 중 적어도 둘과 연결되고 연결기의 전기적 변화를 검출하도록 구성된 전기 검출기(50)를 포함한다.
센서(10b)는 또한 다음과 같은 점에서 다소 상이한데, 즉 기체 흐름 시스템(42)이 기판의 광학 감지 영역과 나머지 부분 사이에 필터(82)를 포함한다. 센서(10b)의 하우징(54)은 기판(14)의 양 측면에 있고 (다공성 기판(78)을 통하여 서로 유체 소통하는) 공동(cavity)(66a 및 66b)을 정의할 수 있으며, 이에 따라 기체 유입구(58)는 공동(66a)으로 들어가고 기체 유출구(62)는 공동(66b)으로 나온다. 이런 방식으로, 기체는 기체 유입구(58)를 통하여 공동(66a)으로 유도되고, 다공성 기판(78)을 통하여 공동(66b)으로 유도되고, 그리고 기체 유출구(62)를 통하여 공동(66b)으로부터 밖으로 유도된다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 구체 예에서, 센서는 기판의 단일 측면에 기체 유입구 및 기체 유출구 둘 모두가 있는 기판의 단지 한쪽 측면에 공동을 가질 수 있다.
센서(10b)에서의 광학 및 전기화학 감지 영역의 구분은 두 가지 서로 다른 검출 원리를 이용하는 두 가지 독립된 방식으로 질소 산화물의 검출 및/또는 확인을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 센서(10b)의 선택도는 감지 요소 각각에 대한 서로 다른 화학 반응을 사용함으로써 조정(tuned up) 또는 개선될 수 있다. 제시된 구체 예에서, 센서(10b)는 광학 및 전기화학 검출 기능 둘 모두를 갖는 통합 센서이다. 또 다른 구체 예에서, 센서는 단지 광학 영역 또는 단지 전기화학 영역을 포함할 수 있다.
본 발명 명세서는 본 발명 센서의 다양한 구체 예를 사용하는 방법을 또한 포함한다. 예를 들면, 광학 검출 영역을 갖는 센서를 사용하는 방법의 한 구체 예에서, 상기 방법은 센서를 제공하는 단계를 포함하는데, 상기 센서는 기판(예를 들면, 14), 기판에 연결된 방향족 아민 화합물, 및 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 탐지하도록 구성된 광학 검출 시스템(예를 들면, 46)을 포함한다. 상기 방법은 (예를 들면, 기체 흐름 시스템(42)을 통하여) 최소 1종의 질소 산화물을 함유하는 샘플이 기판과 유체 소통하도록 유도하여 상기 최소 1종의 질소 산화물이 기판에 연결된 방향족 아민 화합물과 화학적으로 반응하도록 하는 단계; 상기 화학 반응의 반응 생성물을 검출하는 단계; 광학 검출 시스템을 사용하여 방향족 아민 화합물의 광학적 변화(예를 들면, 색깔의 변화, 반사 스펙트럼, 투과 스펙트럼, 및/또는 이와 유사한 것)를 검출하는 단계; 및 광학적 변화로부터 상기 최소 1종의 질소 산화물을 검출(예를 들면, 확인)하는 단계;를 더욱 포함할 수 있다. 일부 구체 예에서, 기판은 다공성 막(예를 들면, 78)을 포함하며, 방향족 아민 화합물은 상기 다공성 막 내에 매립되며, 샘플을 유도하는 것은 샘플을 상기 다공성 막과 유체 소통하도록 유도하는 것을 포함한다. 일부 구체 예에서, 샘플을 유도하는 것은 샘플을 (예를 들면, 전술한 바와 같이 센서(10b)에 대한) 다공성 막을 통하여 유도하는 것을 포함한다.
본 방법의 일부 구체 예에서, 센서의 광학 검출 시스템은 광원 및 광학 검출기를 포함하며, 광학 검출 시스템을 사용하는 검출하는 단계는 광원을 사용하여 빛을 다공성 막의 제1 측면으로부터 다공성 막을 관통하여 투과시키는 단계 및 투과된 빛의 적어도 일부를 광학 검출기를 사용하여 (예를 들면, 전술한 바와 같이 센서(10b)에 대한) 다공성 막의 반대쪽 측면에서 수용하는 단계를 포함한다. 또 다른 구체 예에서, 광학 검출 시스템을 사용하여 검출하는 단계는 광원을 사용하여 빛을 다공성 막의 제1 측면으로부터 투과시켜 빛의 적어도 일부가 다공성 막에 의해 반사되도록 하는 단계 및 반사된 빛의 적어도 일부를 광학 검출기를 사용하여 다공성 막의 동일한 제1 측면에서 수용하는 단계를 포함한다. 일부 구체 예에서, 광학 검출기는 도파관을 통하여 빛을 수용하도록 구성된다.
전기화학 감지 영역을 갖는 센서를 사용하는 방법의 또 다른 실시예에서, 상기 방법은 센서를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 센서는 기판(예를 들면, 14)에 연결된 제1 전극(예를 들면, 22); 기판에 연결되고 상기 제1 전극으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극(예를 들면, 26); 제1 전극을 제2 전극에 연결하는 연결기(예를 들면, 30); 기판에 연결된 전해질(예를 들면, 18); 기판에 연결된 검출기 물질, 여기서 상기 검출기 물질은 질소 화합물을 감지하도록 구성됨; 기판에 연결된 상대 전극(예를 들면, 34); 기판에 연결된 기준 전극(예를 들면, 38); 및 제1 전극, 제2 전극, 상대 전극, 및 기준 전극 중 적어도 둘에 연결되고 연결기의 전기적 변화를 검출하도록 구성된 전기 검출기(예를 들면, 50)를 포함한다. 상기 방법은 (예를 들면, 기체 흐름 시스템(42)을 통하여) 최소 1종의 질소 산화물을 함유하는 샘플을 기판과 유체 소통하도록 유도하여 상기 최소 1종의 질소 산화물이 기판에 연결된 검출기 물질과 화학적으로 반응하도록 하는 단계; 상기 화학 반응의 반응 생성물을 검출하는 단계; 상기 연결기의 전기적 변화를 전기 검출기를 사용하여 검출하는 단계; 및 상기 전기적 변화로부터 상기 최소 1종의 질소 산화물을 검출하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 일부 구체 예에서, 검출기 물질은 전해질 내에 위치하여서 반응 생성물이 전해질 내에 형성된다. 또 다른 구체 예에서, 검출기 물질이 기준 전극에 위치하여서 반응 생성물이 기준 전극에서 형성된다.
광학 및 전기화학 감지 영역 둘 모두를 갖는 통합 센서를 사용하는 방법의 또 다른 실시예에서, 상기 방법은 센서를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 센서는 기판(예를 들면, 14); 기판에 연결된 방향족 아민 화합물; 기판에 연결된 제1 전극(예를 들면, 22); 기판에 연결되고 상기 제1 전극으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 전극(예를 들면, 26); 제1 전극을 제2 전극에 연결하는 연결기(예를 들면, 30); 기판에 연결된 전해질(예를 들면, 18); 기판에 연결된 검출기 물질, 여기서 상기 검출기 물질은 질소 화합물을 감지하도록 구성됨; 기판에 연결된 상대 전극(예를 들면, 34); 기판에 연결된 기준 전극(예를 들면, 38); 기판과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템(예를 들면, 42); 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템(예를 들면, 46); 및 제1 전극, 제2 전극, 상대 전극, 및 기준 전극 중 적어도 둘에 연결된 전기 검출기(예를 들면, 50)를 포함하며, 여기서 상기 전기 검출기는 상기 연결기의 한 가지 이상의 전기적 변화를 검출하도록 구성된다. 상기 방법은 (예를 들면, 기체 흐름 시스템(42)을 통하여) 최소 1종의 질소 산화물을 함유하는 샘플을 기판과 유체 소통하도록 유도하여 상기 최소 1종의 질소 산화물이 방향족 아민 화합물 및 검출기 물질과 화학적으로 반응하도록 하는 단계; 상기 화학 반응 중 적어도 하나의 반응 생성물을 검출하는 단계; 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 광학 검출 시스템을 사용하여 검출하는 단계; 상기 연결기의 전기적 변화를 전기 검출기를 사용하여 검출하는 단계; 및 광학적 변화 및 전기적 변화 중 적어도 하나로부터 상기 최소 1종의 질소 산화물을 검출하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
실시예 및 실험 데이터
1. 광학 검출을 이용한 질소 산화물(NOx)의 ppbV (part-per-billion) 검출 수준
A. 1,2-디아미노벤젠/아세토니트릴 용액 내에 포말된 질소 산화물
공기에 희석된 질소 산화물을 1,2-디아미노벤젠/아세토니트릴 용액에 포말시켜 가시광선 흡수 스펙트럼을 얻었다. 공기에 희석된 질소 산화물을 1,2-디아미노벤젠의 아세토니트릴 용액을 통하여 흘러보낼 때, 용액의 강한 색깔-형성이 관찰되었다. 도 2가 대응하는 가시광선 흡수 스펙트럼을 나타내는데 여기서 주된 가시광선 흡수 밴드는 약 700 nm에 위치하며 약 580 nm의 낮은 파장에서 어깨(shoulder)를 갖는다. 또 다른 강한 밴드가 350 nm에서 형성되었다. 몰 흡광계수(molar absorptivity)의 높은 수치가 매우 낮은 농도의 질소 산화물의 탐지를 가능하게 한다. 또한, 멀티-밴드 흡수 스펙트럼이 광원 방출의 최적화를 통한 배치된 센서의 선택도를 개선하는 것을 가능하게 한다.
B. 1,2-디아미노벤젠이 있는 백색 직물을 통한 질소 산화물의 흐름
질소 산화물을 1,2-디아미노벤젠이 매립된 백색 직물을 통하여 유도하였으며: 또한 질소 산화물과 1,2-디아미노벤젠 사이의 반응이 어떠한 첨가제 또는 매질 제어 없이 고체상에서 일어났다. 질소 산화물이 고체 1,2-디아미노벤젠으로 포화된 면 직물의 백색 조각을 통하여 흐르도록 강제될 때 색 형성이 또한 관찰되었다.
도 3은 질소 산화물이 흐르는 동안, 고체 1,2-디아미노벤젠이 매립된 직물 조각을 통하여 들어오는 백색 LED 광원의 적색, 녹색, 및 청색(RGB) 빛 성분의 변화를 나타낸다. 정상 상태 신호에 도달하는 응답 시간이 단지 60초이며, 질소 산화물의 농도에 거의 독립적임을 주목할 수 있다. 녹색 성분을 사용하여 평가된 검출 한계는 20 ppbV 미만이다(잡음 수준의 세 배).
2. 폴리머 나노접합부에 기초한 전기화학 센서를 사용하는 NOx의 ppb (part-per-billion) 검출 수준
도 4는 센서(10a 및 10b)에 대하여 전술한 것과 유사한 접합부 구성에서 두 개의 금(gold) 마이크로전극(WE1 및 WE1) 사이에서 전기중합된(electropolimerized) 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT)의 폴리머 나노접합부에 대응하는 몇 개의 소스 드레인 전류(Isd) 프로파일을 나타낸다. Isd-Vg 의존성의 변화는 폴리머 나노접합부의 도핑 수준의 변화 또는 전기-산화에 의해 생성된 기준 전극 및 전해질의 전기화학적 전위 중 어느 하나에 기인한 것으로 여겨진다. 이러한 전기화학적 실험은 전해질로서 이온성 액체 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트([bmim] [PF6])를 사용하여 수행하였다.
매우 낮은 농도(ppbV 수준)의 질소 산화물이 이온성 액체층의 상부에 흐르도록 강제될 때, Isd-Vg 프로파일은 더 낮은 게이트 전위로 이동하기 시작하며, 이는 지정된 Vg에서의 Isd 변화 또는 지정된 Isd에서의 전위 이동 중 어느 하나를 정의하며, 이는 질소 산화물 농도에 대한 선형 의존성을 나타내며(도 5), 이는 50 ppbV 미만의 평가된 검출 한계 및 매우 광범위한 동적 범위를 허용하여야 한다.
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본 명세서에 게시되고 청구된 모든 센서 및/또는 방법은 본 명세서와 관련하여 지나친 실험 없이 이루어지고 실행될 수 있다. 본 발명의 센서 및 방법이 일부 구체 예와 관련하여 기재되었으나, 본 발명의 개념, 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 명세서에 기재된 센서 및 방법, 그리고 방법의 단계 또는 단계의 순서에 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 다양한 예시적인 장치, 시스템 및 방법은 개시된 특정 형태에 제한되는 것으로 간주되지 않는다. 그 대신에, 이들은 청구의 범위 내에 속하는 모든 변형, 균등치, 및 대안을 포함한다.
기능-한정(means-plus-function limitation) 또는 단계-한정(step-plus-function limitation)이 각각 "수단" 또는 "단계"라는 문구를 사용하여 지정된 청구항에서 명백하게 인용되지 않는 한, 청구항은 이러한 기능-한정 또는 단계-한정을 포함하거나 또는 이를 포함하는 것으로 간주되어서는 안된다.

Claims (43)

  1. 기판 (14) - 상기 기판(14)은 감지 영역을 형성하며 셀룰로오스 및 폴리에스테르 중 적어도 하나로 구성되고 알루미나 입자를 포함하는 다공성 막(78)을 포함하며, 상기 기판(14)은 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 플라스틱, 금속성 메쉬, 제올라이트, 실리카 입자, 졸-겔, 및 알루미나 입자로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함함 - ,
    상기 기판(14)에 연결된 방향족 아민 화합물 - 상기 방향족 아민 화합물은 질소 산화물에 반응하며, 폴리디메틸실록산에 의해 상기 다공성 막(78)에 포획됨 - ,
    기판(14)과 유체 소통하는 기체 흐름 시스템(42) - 상기 기체 흐름 시스템(42)은 기체 또는 유체 샘플이 통과하거나 지향되는 필터 및 샘플 챔버(66)를 포함함 - 및
    카메라 및 백색 LED 광원을 포함하는 광학 검출 시스템(46) - 상기 카메라는 방향족 아민 화합물을 통해 투과되는 빛을 수신하여 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 배치되고, 방향족 아민 화합물은 방향족 디아민, 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 및 1,2-디아미노벤젠으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함함 -
    을 포함하는 센서.
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  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기체 흐름 시스템(42)은 유입구와 유출구를 포함함을 특징으로 하는, 센서.
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  11. 제 1 항에 있어서, 상기 광원 및 카메라는 상기 기판(14)의 동일 측면에 위치함을 특징으로 하는, 센서.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 상기 기판(14)의 한쪽 측면에 위치하고 상기 카메라는 기판(14)의 광원으로부터의 반대쪽 측면에 위치함을 특징으로 하는, 센서.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 검출 시스템(46)은 광학 도파관을 포함함을 특징으로 하는, 센서.
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  15. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라는 전하-결합 소자(CCD) 카메라임을 특징으로 하는, 센서.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라는 상보형 금속-산화 반도체(CMOS) 카메라임을 특징으로 하는, 센서.
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  34. 기판(14)을 포함하는 센서를 제공하는 단계 - 상기 기판(14)은 감지 영역을 형성하며 셀룰로오스 및 폴리에스테르 중 적어도 하나로 구성되고 알루미나 입자를 포함하는 다공성 막(78)을 포함하며, 기판(14)은 셀룰로오스, 셀룰로오스 유도체, 플라스틱, 금속성 메쉬, 제올라이트, 실리카 입자, 졸-겔, 및 알루미나 입자로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함함 -
    상기 기판(14)에 방향족 아민 화합물을 연결하는 단계 - 방향족 아민 화합물은 방향족 모노아민, 방향족 모노아민 유도체, 및 1,2-디아미노벤젠으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 포함하고 상기 방향족 아민 화합물은 다공성 막(78)에 매립됨 - ,
    방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 검출하도록 구성된 광학 검출 시스템(46)을 위치시키는 단계,
    최소 1종의 질소 산화물을 함유하는 샘플을 상기 기판(14)과 유체 소통하도록 유도하여 상기 최소 1종의 질소 산화물이 상기 기판(14)에 연결된 방향족 아민 화합물과 화학적으로 반응하도록 하는 단계,
    화학 반응의 반응 생성물을 검출하는 단계,
    상기 방향족 아민 화합물의 광학적 변화를 광학 검출 시스템(46)을 사용하여 검출하는 단계 - 상기 광학 검출 시스템(46)은 광원과 광학 검출기(74)를 포함하고, 광학 검출 시스템(46)에 의한 검출은 광원을 사용하여 빛을 상기 다공성 막(78)의 제1 측면으로부터 상기 다공성 막(78)을 관통하여 투과시키는 것 및 투과된 빛의 적어도 일부를 상기 광학 검출기(74)를 사용하여 상기 다공성 막(78)의 반대쪽 측면에서 수용하는 것을 포함함 - 및
    상기 광학적 변화로부터 상기 최소 1종의 질소 산화물을 검출하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  35. 삭제
  36. 제 34 항에 있어서, 샘플을 유도하는 것은 샘플을 상기 다공성 막(78)을 통하여 유도하는 것을 포함함을 특징으로 하는, 방법.
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  38. 제 34 항에 있어서, 투과되는 빛의 적어도 일부는 상기 다공성 막(78)에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는, 방법,
  39. 제 34 항에 있어서, 상기 광학 검출기(74)는 도파관을 통하여 빛을 수용하도록 구성됨을 특징으로 하는, 방법.
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Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102460140A (zh) * 2009-06-05 2012-05-16 亚利桑那州大学董事会 用于气体样品中的氧化氮的集成光电化学传感器
FR2969295B1 (fr) * 2010-12-16 2012-12-14 Commissariat Energie Atomique Detecteur multifonctionnel de composes gazeux et ses applications
US20140276104A1 (en) 2013-03-14 2014-09-18 Nongjian Tao System and method for non-contact monitoring of physiological parameters
DE102013006544B4 (de) * 2013-04-16 2017-04-27 Dräger Safety AG & Co. KGaA Messvorrichtung, Reaktionsträger und Messverfahren
CN106415255B (zh) * 2014-03-02 2020-08-07 麻省理工学院 基于金属碳配合物的气体感测器
US9896772B2 (en) 2014-03-13 2018-02-20 Innosense Llc Modular chemiresistive sensor
US20170184564A1 (en) * 2014-03-19 2017-06-29 Case Western Reserve University Sensor for nitric oxide detection
JP6432079B2 (ja) * 2014-06-22 2018-12-05 株式会社 京都モノテック ガスセンサとガス検出装置
JP6550640B2 (ja) * 2015-02-18 2019-07-31 学校法人日本大学 ガス濃度の変化の検出材料及びガス濃度の変化の検出方法
US10288804B2 (en) 2015-07-06 2019-05-14 University Of Houston System Method to fabricate chip-scale electronic photonic (plasmonic)-integrated circuits
CN105181767A (zh) * 2015-07-29 2015-12-23 江苏大学 一种高灵敏测定1-氨基萘的电分析方法
JP6661080B2 (ja) * 2016-04-18 2020-03-11 株式会社東海理化電機製作所 バイオセンサ
WO2018057753A1 (en) 2016-09-21 2018-03-29 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Systems and methods for computer monitoring of remote photoplethysmography based on chromaticity in a converted color space
US11576590B2 (en) 2017-03-13 2023-02-14 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Imaging-based spirometry systems and methods
US11293875B2 (en) 2017-09-27 2022-04-05 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Method and apparatus for continuous gas monitoring using micro-colorimetric sensing and optical tracking of color spatial distribution
WO2019115690A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 Ams International Ag Integrated filter-based particulate matter sensors
WO2019121639A1 (de) * 2017-12-22 2019-06-27 Gea Food Solutions Germany Gmbh Erkennung von verdorbenen produkten durch detektion von biogenen aminen
KR102116043B1 (ko) * 2018-09-10 2020-05-28 한국과학기술연구원 전기화학적 흐름 전지 및 이를 이용한 실시간 전기화학적 특성 분석 시스템
US11480541B2 (en) 2018-09-26 2022-10-25 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Optical imaging of single molecule size, charge, mobility, binding and conformational change
US11692965B2 (en) 2019-01-31 2023-07-04 Femtodx, Inc. Nanowire-based sensors with integrated fluid conductance measurement and related methods
US11543345B2 (en) 2019-04-25 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Chemical complementary metal-oxide semiconductor (CCMOS) colorimetric sensors for multiplex detection and analysis
US11760170B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Olfaction sensor preservation systems and methods
US11760169B2 (en) 2020-08-20 2023-09-19 Denso International America, Inc. Particulate control systems and methods for olfaction sensors
US11636870B2 (en) 2020-08-20 2023-04-25 Denso International America, Inc. Smoking cessation systems and methods
US11932080B2 (en) 2020-08-20 2024-03-19 Denso International America, Inc. Diagnostic and recirculation control systems and methods
US11828210B2 (en) 2020-08-20 2023-11-28 Denso International America, Inc. Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction
US11881093B2 (en) 2020-08-20 2024-01-23 Denso International America, Inc. Systems and methods for identifying smoking in vehicles
US11813926B2 (en) 2020-08-20 2023-11-14 Denso International America, Inc. Binding agent and olfaction sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081426A (ja) * 1997-08-29 2000-03-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 二酸化窒素ガスの検出方法および二酸化窒素ガスの検知素子およびそれを用いた二酸化窒素ガスの検出装置
WO2008106412A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 The Lubrizol Corporation Analysis of functional fluids using a redox indicator
US20080221806A1 (en) 2005-05-19 2008-09-11 Nanomix, Inc. Sensor having a thin-film inhibition layer, nitric oxide converter and monitor
JP2009511916A (ja) * 2005-10-14 2009-03-19 アピーロン インコーポレイティド 気体検体の検出器中の一酸化炭素干渉の低減

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4050895A (en) * 1975-09-26 1977-09-27 Monsanto Research Corporation Optical analytical device, waveguide and method
US4115067A (en) * 1975-09-29 1978-09-19 Combustion Equipment Associates Inc. Pollution monitoring apparatus
JPS6159253A (ja) * 1984-08-31 1986-03-26 Riken Keiki Kk 電気化学式ガスセンサ
DE4137030A1 (de) * 1991-11-11 1993-05-13 Mst Micro Sensor Tech Gmbh Elektrochemischer sensor zur messung der gaskonzentration
US5958214A (en) 1994-09-12 1999-09-28 Mst Micro-Sensor-Technologie Gmbh Electrochemical sensor with a solid electrolyte for measuring the gas concentration
JP2935963B2 (ja) * 1995-08-04 1999-08-16 松下電器産業株式会社 ＮＯｘ濃度検出装置およびこれに用いるＮＯｘセンサ
AU4743896A (en) * 1995-12-29 1997-07-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polar, lipophilic pressure-sensitive adhesive compositions and medical devices using same
JP3700877B2 (ja) * 1996-02-07 2005-09-28 日本電信電話株式会社 二酸化窒素ガス検出法および検出材料
US6362005B1 (en) 1997-08-29 2002-03-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Nitrogen dioxide gas sensing method, nitrogen dioxide gas sensor element, and nitrogen dioxide gas sensor using the same
JP3853532B2 (ja) * 1999-02-15 2006-12-06 富士写真フイルム株式会社 撮影方法および撮影装置
US6503758B1 (en) * 1999-10-12 2003-01-07 President & Fellows Of Harvard College Systems and methods for measuring nitrate levels
JP4474010B2 (ja) * 2000-03-15 2010-06-02 アークレイ株式会社 固体成分分離能を有する試験片
US6406669B1 (en) * 2001-01-12 2002-06-18 The Regents Of The University Of California Polyaniline-based optical ammonia detector
KR100403147B1 (ko) * 2001-06-07 2003-10-30 주식회사 케이티앤지 비색법을 이용한 대기나 배기가스 중의 질소산화물의측정장치 및 측정방법
US20030036202A1 (en) * 2001-08-01 2003-02-20 Maria Teodorcyzk Methods and devices for use in analyte concentration determination assays
US6689411B2 (en) 2001-11-28 2004-02-10 Lifescan, Inc. Solution striping system
JP2003202293A (ja) * 2002-01-08 2003-07-18 Hiroko Ishikawa 酸素拡散量による品質管理
JP3828427B2 (ja) * 2002-01-16 2006-10-04 独立行政法人科学技術振興機構 ホルムアルデヒド測定用試薬及びそれを用いたホルムアルデヒドの測定方法
US8154093B2 (en) * 2002-01-16 2012-04-10 Nanomix, Inc. Nano-electronic sensors for chemical and biological analytes, including capacitance and bio-membrane devices
US6703216B2 (en) * 2002-03-14 2004-03-09 The Regents Of The University Of California Methods, compositions and apparatuses for detection of gamma-hydroxybutyric acid (GHB)
US7547931B2 (en) * 2003-09-05 2009-06-16 Nanomix, Inc. Nanoelectronic capnometer adaptor including a nanoelectric sensor selectively sensitive to at least one gaseous constituent of exhaled breath
US6847451B2 (en) * 2002-05-01 2005-01-25 Lifescan, Inc. Apparatuses and methods for analyte concentration determination
WO2004044586A1 (en) * 2002-11-08 2004-05-27 Nanomix, Inc. Nanotube-based electronic detection of biological molecules
JP2004261364A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Hamamatsu Photonics Kk 濃度情報測定装置
US8920619B2 (en) * 2003-03-19 2014-12-30 Hach Company Carbon nanotube sensor
US7678253B2 (en) * 2003-08-11 2010-03-16 Mehrooz Zamanzadeh Atmospheric corrosion sensor
WO2005062986A2 (en) * 2003-12-31 2005-07-14 The University Of South Carolina Thin-layer porous optical sensors for gases and other fluids
US20080220984A1 (en) 2004-03-10 2008-09-11 Bright Frank V Method for diagnosis of physiological states by detecting patterns of volatile analytes
US20050279995A1 (en) * 2004-06-21 2005-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Composition for preparing organic insulating film and organic insulating film prepared from the same
US20080038820A1 (en) * 2004-06-22 2008-02-14 Rudy-Reil Diane E Induction of pluripotent stem cells into mesodermal lineages
US20060036138A1 (en) * 2004-08-06 2006-02-16 Adam Heller Devices and methods of screening for neoplastic and inflammatory disease
DE102005006703A1 (de) 2005-02-15 2006-08-17 Audi Ag Vorrichtung und Verfahren zur Schmierölversorgung
JP4184364B2 (ja) * 2005-07-08 2008-11-19 光明理化学工業株式会社 窒素酸化物濃度の測定方法
DE102006045406B3 (de) * 2006-09-26 2007-09-27 Dräger Safety AG & Co. KGaA Vorrichtung zur Bestimmung von Chlordioxid und Verfahren
JP2008082840A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ホルムアルデヒド検出体、ホルムアルデヒド検出装置、ホルムアルデヒド検出方法及びホルムアルデヒド検出試薬
EP2535705B1 (en) * 2007-09-24 2017-05-03 Ascensia Diabetes Care Holdings AG Multi-electrode test method
IL187203A (en) * 2007-11-06 2015-03-31 Aphelion Ltd Contaminant Detection / Detection Matrix
US8383412B2 (en) * 2008-10-30 2013-02-26 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Sensors and switches for detecting hydrogen
CN102460140A (zh) * 2009-06-05 2012-05-16 亚利桑那州大学董事会 用于气体样品中的氧化氮的集成光电化学传感器
IT1402406B1 (it) * 2010-10-22 2013-09-04 St Microelectronics Srl Metodo di fabbricazione di un dispositivo sensore di una sostanza gassosa di interesse.
WO2012088341A2 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Genia Technologies, Inc. Nanopore-based single dna molecule characterization, identification and isolation using speed bumps

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081426A (ja) * 1997-08-29 2000-03-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 二酸化窒素ガスの検出方法および二酸化窒素ガスの検知素子およびそれを用いた二酸化窒素ガスの検出装置
US20080221806A1 (en) 2005-05-19 2008-09-11 Nanomix, Inc. Sensor having a thin-film inhibition layer, nitric oxide converter and monitor
JP2009511916A (ja) * 2005-10-14 2009-03-19 アピーロン インコーポレイティド 気体検体の検出器中の一酸化炭素干渉の低減
WO2008106412A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 The Lubrizol Corporation Analysis of functional fluids using a redox indicator

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