KR20060046654A - 다중채널 구조에 기초한 형광센서 - Google Patents

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에이 무라딘 쿠마크호프
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아이 타티아나 지굴레바
오 니콜라이 아보틴시
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Abstract

센서는 측정될 저 농도의 성분을 함유하는 천연수 및 기술관련 용액의 정정석, 정량적 분석을 위한 고도로 민감한 분석 장치의 이용을 위한 것이다.
센서의 디자인은 그것의 제조에서의 간편화와 단가 절감을 제공하고, 분석되는 용액의 범위를 넓히고, 키네틱 특징의 증진과 분석 민감도의 증가를 제공한다.
센서는 두 층의 비혼합성 물질로 가득 채워진 마이크로채널을 형성하는 모세관을 가지는 긴 다모세관(1)의 형태의 다중채널 구조를 포함한다. 한쪽 층(4)은 물 또는 수용액으로 형성되고, 다른쪽 층(3)은 유기물질로 형성된다. 마이크로채널의 물층 또는 수용액층은 흡착제 미립자(5)를 함유한다.
형광센서, 다중채널, 흡착제

Description

다중채널 구조에 기초한 형광센서{FLUORESCENT SENSOR ON BASIS OF MULTICHANNEL STRUCTURES}
도 1은 일직선의 긴 다모세관의 형태로 다중채널 구조를 포함하는 장치의 일례를 도시한다.
도 2는 다중채널 구조가 판의 형태로 만들어지는 장치의 일례를 도시한다.
도 3은 곡선의 긴 다모세관의 형태로 다중채널 구조를 포함하는 장치의 일례를 도시한다.
도 4는 센서 제조 설비의 예를 도식적으로 표시한다.
도 5는 다모세관의 하부 말단면의 현미경 사진을 표시한다.
도 6은 센서의 하부 부분을 형성하는 미공성 바닥을 가지는 특수한 캡의 구조의 일례를 도시한다.
도 7은 센서의 실시가능성을 시험하기 위한 전위차 곡선을 나타낸다.
도 8은 용액의 X선 형광 분석을 위한 분석 장치 내에 결합된 제안된 센서의 이용을 나타낸다.
도 9는 가시광선 영역에서 용액의 발광성 분석을 위한 분석 장치 내에 결합된 제안된 센서의 이용을 나타낸다.
도 10은 용액의 X선 형광 분석을 위한 분석 장치 내에 결합된, 마이크로채널 을 가득 채우는 한 층을 형성하는 광학적으로 투명한 유기물질을 가지는 것으로 제안된 센서의 이용을 나타낸다.
도 11은 가시광선 영역에서 용액의 발광성 분석을 위한 분석 장치 내에 결합된, 마이크로채널을 가득 채우는 한 층을 형성하는 광학적으로 투명한 유기물질을 가지는 것으로 제안된 센서의 이용을 나타낸다.
도 12 내지 도 14는 다중채널 구조에 기초하여 제안된 센서를 이용하는 다양한 용액을 분석하는 동안 기록된 X선 형광 스펙트럼을 나타낸다.
본 발명은 화학적 및 생화학적 분석 분야에 관한 것이며, 수용액 및 유기 용액, 즉 천연수 및 저농도로 측정된 무기 및 유기 성분을 함유하는 기술관련 용액 뿐만 아니라, 생물학적 활성 화합물을 함유하는 용액의 정성분석 및 정량분석을 위한 고도로 민감한 분석 장치의 개발에 사용될 수 있다.
화학적 및 생물학적 센서[1-5]는 원소를 감지하여 분석을 위한 표본추출 및 전제조건 없이 센서가 담겨져 있는 매질(용액)의 이온 또는 분자 조성에 대한 직접적인 정보를 제공한다. 센서는 어떤 분석 기록 장치와 함께 사용된다. 용액중의 미세성분의 측정에 사용하기 위해서, 센서는 이들 용액으로부터 측정될 성분들을 선택적으로 흡착(수착)하는 능력 뿐만 아니라, 이들 성분을 기록 분석 장치의 검출한계를 초과하는 농도까지 축적하는 능력을 지녀야 한다. 만일 인라인(흐름에서 바 로) 또는 온라인(우회 흐름에서) 방식으로 분석되는 물 흐름의 루틴 모니터링(미세성분의 농도 변화를 탐지하는 것)에 센서가 제공되는 것이 필요하다면, 센서는 만족스러운 키네틱 반응(kinetic response) - 분석된 흐름에서 실질적인 농도 변화의 시간보다 더 적은 특징적인 시간에서 평형 축적을 빠르게 획득하는 능력 - 을 가져야 한다. 모든 센서의 핵심은 측정될 성분과 선택적으로 상호작용할 수 있는 고정된(센서의 접근 가능한 표면에 부착된) 활성 물질이다. 센서 종류들은 화학적 또는 생물학적 칩[3-5] - 하나의 센서에 있는 다양한 활성 물질의 세트 또는 각각이 일정한 종류의 활성 물질을 함유하는, 다양한 특성을 가지는 센서의 세트를 포함하는 분석 센서 - 을 포함한다. 화학적 또는 생물학적 칩은 단일 측정에 대한 반응으로 수치 형태가 아니라, 어떤 패턴의 형태 - 혼합물 전체의 간결하고 정확한 특징("지문")이 있는 이차원 또는 삼차원 이미지 - 로 분석된 혼합물의 정보를 제공한다. 하나 또는 다른 물질의 존재 및 농도에 대한 특징을 나타내는 그러한 이미지의 각각의 점들이 완전히 정확하지 않을 수 있지만, 그러한 점들의 다수의 중복과 적분 이미지 형태의 추가적인 정보로 인하여 칩은 분석에 있어서 완전한 선택성과 명백성를 필수적으로 확보하게 해준다. 화학적 및 생물학적 칩의 개발은 최근에 막 시작되었다. 문헌에서, 전자적 (화학적) "노즈(nose)" 또는 전자적 (화학적) "텅(tongue)"의 개념이 살아있는 유기체와 유사하게, 다양한 특징을 가지고 있는 한 세트의 센서로 인해 선택성이 얻어지는 것을 강조하기 위하여, 화학적 칩에 대하여 또한 사용된다[6].
다양한 종류의 기존의 화학적 센서[1]는 하기 센서 : 전기화학적(이온선택성 전극과 같은 전위차 변환기를 포함); 필드 트랜지스터 및 다른 장치에 기초한 전기적 센서, 자기적 센서, 온도측정 센서 뿐만 아니라, 압전기적 또는 음향적 특징의 변화로 인한 선택적인 성분의 축적에 민감한 센서를 포함한다. 상기 분석 센서의 주요한 결점은 검출된 성분의 제한된 범위에 있다. 실제로 각각의 성분에 대하여, 개별적인 센서가 특정한 종류의 활성 물질을 가지도록 디자인되어야 한다. 게다가, 기술된 접근법에 기초한 생물학적 센서를 창작하는 것이 어렵다.
상기 결점은 광학적 및 X선 형광센서[2]에서 제거되며, 이러한 센서에서 활성 물질은 많은 수의 무기, 유기 또는 생물학적 활성 성분에 대해 그룹 선택성을 가질 수 있다. 고정된 활성 물질에 대한 이러한 성분의 수착 후, 활성 물질과 접근하기 쉬운 표면은 UV 레이저 또는 X선 방사원에 의해 들뜬 방사선으로 처리된다. 기술된 방법의 분석 가능성 때문에, 측정되는 성분의 분리된 스펙트럼 띠를 관찰하도록 할 때, 가능성이 다성분 혼합물의 동시 분석에 대해 나타난다.
형광센서는, 측정되는 주위 성분과 상호작용하는 활성 물질이 많은 수의 단일막을 포함하는 수착막을 형성하는 고체 다공재의 막 또는 미립자에 사용되거나(주입되거나), 화학적으로 결합되는 것으로 알려져 있다[7]. 상기 장치의 주요한 결점은 그것들이 센서의 각각의 활성 표면부로부터 분리된 신호를 얻을 수 있게 하는 칩으로 사용되지 않을 수도 있다는 사실이다.
기술된 결점은 고체 활성물질의 미립자의 단일층의 사용 또는 액체 활성물질과 함께 미세관의 사용을 통하여 제거된다. 형광센서(바이오칩)가 [8,9]에 알려져 있고, 여기에서 분석되는 매질로부터 생물학적 활성 거대분자와 선택적으로 상호작 용하는 활성물질은 채널 또는 핀홀 안에 어떤 규칙적인 방식으로 놓여지고, 리소그래피 또는 다른 방법에 의해 유리, 석영, 세라믹, 플라스틱 또는 다른 불활성 재료로 만들어진 특별한 캐리어에서 잘라진다. 현재, 그러한 장치에서 얻을 수 있는 활성물질과 함께 하는 미세영역의 수는 수천 유니트를 초과하지는 않는다. 이것은 X선 형광 방법을 이용한 분석의 선택성(검출 한계)을 감소되도록 한다.
기술적 핵심으로 제안된 장치에 가장 가까운 것이 [10]에서 설명된, 다중채널 구조에 기초한 형광센서이다. 이 센서는 많은 수의 광섬유를 포함하는 묶음의 소결에 의해 얻어지며, 각각의 광섬유는 두 개의 등급의 유리 또는 석영 또는 폴리머에 의해 형성되는 두 개의 동일축의 막으로 형성된다. 얻어진 묶음의 한쪽 말단면은 각각의 섬유에 있는 내부막(작은 깊으로, 약 10마이크론)을 에칭하기 위한 화학적 물질로 처리되고, 활성 시약으로 뒤덮힌 고체 활성 흡착제 물질 또는 고체 불활성 물질의 미세구체는 형성된 채널("마이크로웰")에 위치되고 고정된다. 미립자의 단일층은 각각의 채널에 위치한 하나의 미세구체를 통하여 얻어진다. 마이크로채널에 있는 미세구체의 배열은 바로 증발되는 휘발성 액체에서 현탁액으로부터 초음파 또는 다른 교반을 사용하여 얻어진다. 채널에서 미세구체의 고정은 다른 투과성을 가진 유기물질로부터의 다중채널 구조 말단면의 표면에서의 필름의 합성을 통해 얻어진다. 고정의 다른 방법은 입자가 팽창하지 않는 액체로부터 채널에 미립자의 배치와 그 이후의 상기 입자가 팽창하여 고정되어지는 다른 액체와의 처리를 수반한다. 따라서, 상기 장치는 각각의 마이크로채널이 한쪽 말단면에 흡착제 미립자를 포함하는 열린 마이크로채널을 가지고 있는 다중채널 구조에 기초한 형광센서이 다.
상기 장치의 주요한 결점은, 고정되는 동안 미립자 표면의 실재 부분의 블로킹(blocking)에 관계되는 복잡한 제조 기술, 불만족스러운 키네틱 특징 뿐만 아니라, 장치를 흠 없이 보전하기 위하여 미립자의 팽창 범위를 제한하는 필요에 관계되는 분석 대상의 제한된 성질이다. 기술된 장치의 다른 결점은 그러한 센서의 사용으로 X선 형광 분석에 대한 낮은 검출 범위를 얻는 것이 불가능한 데 있다. 이것은 광섬유의 외부막 및 내부막이 두께에서 비슷하기 때문이다. 따라서, 말단면의 유니트 표면당 분석되는 흡착된 물질이 똑같이 불충분한 밀도에 있는 결과, 이에 상응하여, 말단면의 유니트 표면 당 흡착제 입자의 수는 불충분하다.
본 발명은 간이화와 형광센서 제조의 단가의 감소에 있는 기술적 결과의 달성, 한가지 장치 및 같은 장치로 분석되는 용액 범위의 확장, 형광센서를 이용한 분석 방법의 키네틱 특징에서의 향상, 및 X선 형광 방법을 이용한 분석 선택성의 증가에 목적이 있다.
[10]으로부터 알려진 가장 근접한 센서와 유사한, 제안된 본 발명에 따른 형광센서는 마이크로채널을 가지는 다중채널 구조에 기초하여 만들어지고, 다중채널 구조의 한쪽 말단면의 측면에 있는 마이크로채널 안에 위치한 흡착제 미립자를 포함한다.
이러한 기술적 결과를 달성하기 위하여, 가장 근접한 알려진 것과는 다른 것 으로 제안된 형광센서에 있는 상기 다중채널 구조는 상기 마이크로채널을 형성하는 관통 모세관을 가지는 긴 다모세관을 포함한다. 한쪽 층은 물 또는 수용액으로 형성된다. 다른 층은 유기물질로 형성된다.
층안에 위치하는 흡착제 미립자를 가지고 있는, 마이크로채널을 채우는 물층 또는 수용액층의 두께는 3㎜을 초과하지 않는다. 그 이유는 상기 층의 두께의 그 이상의 증가는 상기 층과 유기물질층의 분할에 어떤 향상도 일으키지 않는 사실에 있다. 즉, 유기물질로부터 흡착제 미립자의 분리를 더 잘 하게 하는데 더 이상의 기여를 하지 않는다. 그러나, 대신 물층 또는 수용액층에 흡착된 성분의 확산 시간의 증가 때문에 분석 시간이 증가하게 된다.
물층 또는 수용액층의 흡착제 미립자는 그것의 자유운동의 가능성을 가지며 유리하게 배치된다. 이것은 모든 흡착제 미립자 표면에 흡착된 성분의 자유로운 접근의 가능성을 확보한다. 즉, 용액 안에서 미립자가 다양한 팽창 성질을 가지는, 분석되는 넓은 범위의 용액에서 센서의 키네틱 특징을 향상시킨다.
다른 마이크로채널 안에 위치하는 미립자는 한가지 및 동일한 흡착체 또는 다른 흡착제에 속할 수 있다.
제 1 구체예는 독립적인 형광 신호를 가지는 적은 수의 성분을 함유하는 용액의 분석에 쓰이는 센서의 개발에 대해 더 많이 사용된다.
제 2 구체예는 간섭하는 형광 신호를 가지는 많은 수의 성분을 함유하는 다성분 용액의 분석을 수행하는 데 쓰이는 칩의 개발에 더 많이 사용된다.
특히 유리 또는 석영으로 다모세관을 만드는 것이 편리하다.
이것은 이러한 재료로 개발된 기술의 이용을 포함할 때, 다모세관 공급원의 제조의 단가를 단순화하고 감소하도록 할 것이다.
그러한 때, 산성 및 중성 물질의 분석을 위한 다모세관은 보다 싼 재료인, 유리로 더 좋게 만들어진다.
알칼리성 용액의 분석에 대하여, 유리와 화학적으로 상호작용하므로, 석영으로 다모세관을 만다는 게 더 좋다.
특히, 그것의 가로 치수보다 크기더 작은 마이크로채널 벽의 두께를 가진 다모세관을 만드는 것이 편리하다.
이것은 장치의 모든 흡착제 미립자로부터의 부가적인 형광 효과에 의해 확립된 X선 형광 분석을 위한 센서에 관한 것이다.
그러한 때, 가시광선 영역에서 발광성 스펙트럼 분석을 위한 화학적 및 생물학적 칩을 생산할 때, 다모세관은 상응하는 흡착제의 각각의 미립자로부터의 신호의 융합을 피하기 위하여 큰 벽 두께를 가지며 만들어 질 수 있다.
다중채널 구조는 일직선 또는 곡선의 긴 다모세관의 형태로 만들어 질 수 있다.
제 1 구체예는 달성하기 어려운 점(hard-to-reach points)에서 분석용액 흐름에 대한 필요와 관련된 압축성에 특별한 요구를 가지지 않는 장치의 분석 유니트에 결합된 형광센서의 개발에 대해 더 많이 사용된다. 이 구체예에서, 들뜬 방사선은 그 안에 위치한 흡착제 미립자를 가지는 마이크로채널의 말단면에 가해지고, 들뜬 방사선의 공급원은 상기 유니트 내에 들어있다.
제 2 구체예는 달성하기 어려운 점에서 분석되는 용액의 흐름에 있는 장치의 압축적인 분석 유니트에 결합된 형광센서의 개발에 더 많이 사용된다. 이 구체예에서, 들뜬 방사선은 흡착제 미립자가 없는 반대쪽 말단면에 가해지고, 들뜬 방사선의 공급원은 상기 유니트의 외부에 들어있다.
그러나, 센서 적용의 특별한 조건에 의존하여, 일직선의 긴 다모세관 형태의 다중채널 구조의 구체예는 흡착제 미립자를 함유하지 않는 말단면의 측면으로부터 공급되는 들뜬 방사선의 경우에 또한 편리한 것으로 밝혀질 수 있다. 반대로, 곡선의 긴 다모세관의 형태의 다중채널 구조의 구체예는 흡착제 미립자를 함유하는 마이크로채널의 말단면에 공급되는 들뜬 방사선의 경우에 편리하게 될 수 있다.
일직선 및 곡선의 긴 다모세관의 형태로 모두 만들어지는 다중채널 구조에 대하여, 센서의 이용 또한 가능하며, 이러한 이용에서 들뜬 발광성 방사선의 센서는 흡착제 미립자를 가지지 않는 말단면의 측면에 위치한다.
다중채널 구조는 또한 가로 치수보다 더 적은 길이를 가지는 판의 형태의 긴 다모세관으로 만들어 질 수 있다.
이 구체예는 들뜬 방사선이 공급되는 다모세관의 말단면에 관계없이, 보다 압축적인 분석 장치에 대해 편리하다.
마이크로채널을 가득 채우는 상기 한 층을 형성하는 유기물질은 고체상 또는 액체상 둘 중 하나일 수 이다.
제 1 구체예는 유기물질의 층 아래에 위치하는 수용액 층을 가지고, 수직의 위치로 장치의 분석 유니트에 배치된 형광센서의 개발에 더 많이 사용된다.
제 2 구체예는 임의의 위치로 장치의 분석 유니트에 배치된 형광센서의 개발에 더 많이 사용된다. 이 구체예는 흡착제 미립자가 수용액에서 물질과 함께 상호작용할 때 뿐 아니라 유기층에서 물질과 상호작용할 때의 경우에 또한 바람직하다.
들뜬 방사선의 공급원을 수용하게 하는 센서 이용 또는 흡착제 미립자를 함유하지 않은 말단면의 측면에 들뜬 발광성 방사선의 센서의 모든 경우에, 마이크로채널을 가득 채우는 상기 한 층(즉, 센서의 상기 말단면에 접한 층)을 형성하는 유기물질은 상응하는 방사선(X선 또는 빛)에 투명하여야 한다. 그러한 때, 긴 다모세관은 상기 방사선을 운반하는 가능성을 가지고 만들어져야 한다.
본 발명에 따른 다중채널 구조에 기초한 형광센서는 이하와 같이 형성된다. 횡단면에 수백 마이크론에 유니트로부터 같은 크기의 수백의 수천의 모세관(마이크로채널)을 가지는, 유리 또는 석영 등으로 만드는 긴 다모세관(1)은 불활성 재료의 층(2)의 상부 말단면의 측면에 밀봉하여 밀폐된다. 각각의 마이크로채널 내에 두 물질층이 위치한다. 상부 층(3)은 유기물질로 형성되고, 하부 층(4)은 물 또는 수용액으로 형성된다. 이 층에서, 흡착제 미립자(5)는 자유운동의 상태로 위치하며, 마이크로채널의 내부 직경보다 더 작은(예를 들어, 10~20% 만큼) 최대 직경을 가진다. 하부 말단면은 흡착제 미립자의 직경보다 더 작은 직경의 구멍을 가지는 불활성 필터링 재료의 층(6)으로 덮힌다.
이하 설명될 이러한 구체예 및 다른 특별한 구체예에서 제안된 센서 부분을 형성하는 다중채널 다모세관은 예를 들어, 특허 [11, 12]에서 설명된 방법에 따라 제조될 수 있다. 특허 [13]에서 설명된 대로, 다모세관 크로마토그래피 칼럼의 제 조에 사용되는 기술을 사용하는 것이 또한 가능하다. 마이크로채널의 횡단면 차원으로 작은 분산을 확보하는 것이 필요하다면 상기 기술은 바람직하다.
도 2에서 표시된 변형에서 다중채널 구조에 기초한 형광센서는 또한 불활성 재료의 층(2)의 상부 말단면에 밀봉하여 밀폐된 긴 다모세관(1)을 포함한다. 모세관에 의해 형성된 마이크로채널은 유기물질의 내부층(3) 및 그 안에 자유롭게 위치하는 흡착제 미립자(5)을 가지는 물 또는 수용액의 층(4)을 포함한다. 도 2에 따른 장치 구체례의 구별되는 특징은 긴 다모세관으로부터 제조될 때, 그것의 말단면의 직경보다 더 작은 길이를 가지는 판의 형태로 만들어지는 것에 있다.
도 3에 표시된 구체예에서, 다중채널 구조에 기초하여 제안된 형광센서는 불활성 재료의 층(7)의 한쪽 말단면을 밀봉하여 밀폐하거나 덮혀진 긴 다모세관(1)을 역시 포함한다. 모세관에 의해 형성된 마이크로채널은 유기물질의 내부층(8) 및 그 안에 자유롭게 위치하는 흡착제 미립자(5)을 가지는 물 또는 수용액의 층(4)을 포함한다. 불활성 필터링 재료의 층(6)은 물층 또는 수용액층의 측면에서 말단면을 덮는다.
이 구체예에 따른 장치의 구별되는 특징은 곡선의 긴 다모세관으로 만들어지는 것에 있다. 이 장치 구체예의 다른 특징은 불활성 재료의 층(7) 및 유기물질의 내부층(8)이 방사선 투과성 및/또는 광학적으로 투명하다는 것이고, 상기 긴 다모세관이 빛 또는 X선 방사선에 상응하는 운반의 가능성을 가지면서 만들어지는 것이다.
첫 번째 경우, 유기물질로 가득 찬 마이크로채널 집합은 빛 유도장치의 역할 을 하고, 두 번째 경우, 구부리는 장치의 역할을 한다. 즉, X선 방사선의 운반 및 회전을 위미한다. 이런 경우에, 마이크로채널 벽로부터의 방사선의 전체 외부 반사가 이용되고, 마이크로채널의 입체형상과 벽 재료, 유기물질의 성질은 다수의 전체 외부 반사에 대한 조건을 만족시키기 위하여 선택된다[15, 16].
표 1은, 도 1에서 나타난 경우에서, 일직선의 긴 다모세관(센서가 판의 형태로 만들어진다면, 짧은 길이를 포함하는 것)의 한쪽 말단면을 밀봉하여 밀폐하거나 덮는 것을 위한 층(2)의 제조에 사용되는 재료의 예를 나열한다.
번호 층(2)의 불활성 재료 말단면 덮는 방법
1 유기용매에 안정한 밀폐제 중합가능한 밀폐제로 밀폐
2 기름 및 가솔린 저항력 있는 고무 고무 개스켓을 가진 밀폐헤드의 사용
3 실리콘 실리콘 개스켓을 가진 밀폐헤드의 사용
4 액체 유리 액체 유리로 밀폐 후 굳힘
5 액체 유리 + 고무 액체 유리로 밀폐하고 고무 개스켓을 가진 밀폐헤드를 사용하여 추가적으로 밀폐
6 액체 유리 + 폴리에틸렌 액체 유리로 밀폐하고 폴리에틸렌 개스켓을 가진 밀폐헤드를 사용하여 추가적으로 밀폐
7 액체 유리 + 폴리프로필렌 액체 유리로 밀폐하고 폴리프로필렌 개스켓을 가진 밀폐헤드를 사용하여 추가적으로 밀폐
8 액체 유리 + 테프론 액체 유리로 밀폐하고 테프론 개스켓을 가진 밀폐헤드를 사용하여 추가적으로 밀폐
9 파라핀 + 고무(또는 실리콘) 액체 파라핀으로 밀폐하고 이어지는 패킹
10 파라핀 + 폴리에틸렌(또는 폴리프로필렌 또는 테프론) 액체 파라핀으로 밀폐하고 이어지는 패킹
표 2는, 도 3에서 나타난 경우에서, 곡선의 긴 다모세관의 한쪽 말단면을 밀봉하여 밀폐하거나 덮는 것을 위한 층(7)의 제조에 사용되는 자외선 방사선("UVT") 재료에 대해 불활성 방사선 투과성 및/또는 투명한 것의 예를 나열한다.
번호 층(7)의 불활성 재료 말단면 덮는 방법
1 RL, UVT 폴리에틸렌 기재의 열가소성 고온용융 접착제 말단면의 밀폐와 이어지는 응결
2 RL, UVT 폴리에틸렌 필름 + 열가소성 접착제 (폴리스티렌 기재의 용액) 필름에 접착제로 밀폐(다모세관 외부벽의 상부 부분에 붙이고 이어서 경화)
3 RL. UVT 셀로판 필름 + 열가소성 접착제 (폴리스티렌 기재의 용액) 필름에 접착제로 밀폐(다모세관 외부벽의 상부 부분에 불이고 이어서 경화)
4 RL 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 기재의 열가소성 고온용융 접착제 말단면의 밀폐와 이어지는 응결
표 3은, 도 1 및 도 2에서 나타난 판의 형태인 것을 포함하는, 일직선의 긴 다모세관으로 만들어진 센서의 내부층(3) 또는 도 3에 나타난 곡선의 긴 다모세관으로 만들어진 센서의 내부층(8)을 형성하는 유기물질의 예를 나열한다.
번호 물질 물질 상 : 액체-"L" ; 고체-"S" ; 방사선 투과성-"RL"; 자외선 방사선에 투명-"UVT"
1 헥산 L, RL, UVT
2 헵탄 L, RL, UVT
3 옥탄 L, RL, UVT
4 가솔린 L, RL, UVT
5 주정제(White spirit) L, RL, UVT
6 벤젠 L, RL
7 톨루엔 L, RL
8 파라핀 S, RL
9 폴리아크릴아미드 S, RL
10 폴리아크릴로니트릴 S, RL
11 폴리스티렌 S, RL
표 4는 물 또는 수용액의 층(4) 안에 위치한 미립자(5)를 형성하는 흡착제의 예를 나열한다.
번호 흡착제 재료 작용기
1 강산성 젤 및 대공(macroporous) KU-2, KU-23, Dowex-50, Dowex-HCR, Dowex-MSC, Dowex-Marathon C, Purolite C100, Amberlite GOL, Amberjet, Lewatit S, Lewatit SP -SO3 -
2 약산성 젤 및 대공 양이온체: KB-2, KB-4, Dowex MAC, Purolite C105, Amberlite IRC, Lewatit SNP -coo-
3 강염기성 젤 및 대공 음이온체: AV-17, AV-171, Dowex-2, Dowex-MSA, Purolite A400, Amberlite IRA, Lewatit M -N(R4)+
4 약염기성 젤 및 대공 음이온체: AN-31, AN-221, AN-511, Dowex MWA, Purolite A100, Lewatit MP -NHk(R4-k)+, k=1,2,3
5 젤 및 대공 폴리암폴리트(polyampholytes): ANKB-50, Tulsion -SO3 - + -NHk(R4-k)+ 또는 -coo- + -NH2
6 "Polysorb"형의 분석화학에 대한 선택성 흡착제 -C(R)=N-OH ; -CO-N(R)=OH ; -C(OH)-C(R)=N-OH ; -N(R)-C(S)-S(Na) ; -N-(NO)-ONH4 ; -CH2(R)-N(CH2COONa)2, R은 유기라디칼 및 다른 아미도옥심, 히드라진, 디티오존, 디아세테이트 기
7 주입된 흡착제 액체 이온체(복합유기제, 추출용 용매)로 주입
8 작용기의 계속되는 화학 교차결합을 가지는 중성 폴리머 매트릭스 교차결합 : 이온교환기를 가진 올리고머 및 모노머 ; 복합유기체 및 추출용 용매
9 측정되는 성분을 함유하지 않은 무기 흡착제 알루미노실리케이트, 산화물, 인산염
10 바이오폴리머의 크로마트그라피 친화성의 흡착제 지지대 CM-셀룰로오스, DEAE-셀룰로오스, 아가로오스, 세파덱스, 히드록시알킬메트아크릴레이트 폴리비닐아세테이트
표 5는 물층 또는 수용액층의 측면에서 말단면을 덮는 층(6)에 대한 불활성 필터링 재료의 예를 나열한다.
번호 재료 (두께 1~20마이크론, 입구 직경 1~10마이크론인 필름) 네트워크-"N, 막-"M" 방사선 투과-"RL" 자외선 방사선에 투명-"UVT" 가시광선 영역에서 투명-"VT"
1 카프론 N, RL, UVT
2 나일론 N, RL, UVT
3 유리섬유 천 N
4 폴리아세테이트 M, RL, UVT
5 폴리에틸렌 M, RL, UVT, VT
6 테플론 M, RL, UVT, VT
7 폴리프로필렌 M, RL, UVT, VT
8 셀로판 M, RL, UVT, VT
다공채널 다모세관에 기초하여 제안된 형광센서의 제조에서, 모세관 상승 효과가 적심(wetting) 능력을 가지는 액체에 대하여 이용될 수 있다. 마이크로채널에 액체 유기물질의 층을 가지는 장치의 제조는 이하의 단계를 포함한다.
A. 흡착제 재료는 볼 분쇄기에서 예비적으로 준비되고, 그 후 얻어진 분말은 0.1M 염화나트륨 용액에서 칼럼 침전에 의해 가는 단편으로 분리된다. 주어진 종류의 센서에 필요한 단편들이 선택된다. 예를 들어, 20마이크론 크기의 분리된 채널을 가지는 다모세관에 대해서, 파편은 15~17 마이크론의 알갱이 크기를 제한하여 선택된다.
B. 다모세관 칼럼(9)(일직선의 긴 다모세관)의 워크피스(workpiece)는 고정된 플레임(13)에 설치된 스탠드(12) 주위를 활주하는 조정가능한 높이 홀더의 클램프(10)에 묶여 있다. 홀더(11)에 의하여 다모세관 칼럼(9)은 플레임(13)에 차례로 설치되는, 움직이는 단(15)에 위치한, 유기 액체를 함유하는 용기(14) 내에 그 길이의 반을 담근다. 단(15)은 이동 롤러(16)에서 자유롭게 움직일 수 있고, 제어된 표시 양식으로 움직일 수 있다.
유기 액체는 다음의 성질을 가진다.
-다모세관 칼럼의 마이크로채널 벽의 재료를 단지 물보다 더 작은 양으로 적셔야 한다.
-액체는 물층에 혼합되지 않아야 한다.
-액체는 물보다 가벼워야 한다.
예를 들어, 헥산은 그러한 액체로 선택될 수 있다. 모든 칼럼은 모세관 힘 때문에 5분의 진행 내내 완전하게 헥산으로 채워진다.
C. 채널의 수에 상응하는 많은 수의 흡착제 입자의 질량은 계산되고 미리 무게를 잰다. 예를 들어, 400,000 마이크로채널을 가지는 다모세관 칼럼에서 각각 20마이크론 마이크로채널 안에 하나의 흡착제 미립자를 두기 위하여, 크기 15~18마이크론 이고 밀도 1.1g/㎤인 입자를 가지는 흡착제 단면의 1㎎을 가지는 것이 필요하다. 그리고 동시에 100개의 센서를 만들기 위해서는, 100㎎의 흡착제를 가지는 것이 필요하다.
D. 현탁 작업이 준비된다. 자동 드롭 공급기(18)와 믹싱 미세장치(19)를 갖춘 유리 미세용기(17) 안에 위치한 흡착제의 무게를 잰 양에, 흡착제의 밀도와 동등한 밀도를 가지는 진한 염화나트륨 용액의 100드롭(제조된 센서의 수만큼) (각각 5×10-2㎤)이 다른 액체 미터 유니트(드로퍼)와 함께 도입되고, 그 혼합물은 안정한 현탁액을 얻기 위해 교반된다.
E. 활용은 원뿔대의 형태로 잘려진 웰(21)을 가진 움직이는 단(15)에 위치한 소수성 판(20) (예를 들어, 폴리에틸렌으로 만들어지는), 홀더(11)의 클램프(10)의 위치와 그것들 사이의 거리에 상응하는 그것들의 배치와 공간으로 만들어진다. 현탁액 미세공급기(18)에 원뿔형 웰(21)의 중심의 향상을 조절하고, 드롭의 동등한 투여를 수행함으로써, 현탁액의 한 드롭이 100 웰의 각각에 위치된다.
F. 홀더(11)의 높이는 단시간 동안 올려지고, 헥산을 함유한 유리 용기(14)는 옆에 당겨지고, 움직이는 단(15)에 설치된 원뿔형 웰(21)에 현탁액 드롭을 가진 소수성 판(20)은 홀더 아래에 위치하고, 단은 정확히 계산된 위치에 고정된다. 홀더(11)는 각각의 다모세관 칼럼(9)의 하부 말단이 현탁액의 상응하는 드롭에 접촉하게 오는 방식으로 아래로 당겨진다. 약 30초의 진행으로, 현탁액은 모세관 힘 때문에 칼럼 안으로 들어온다(잔부 없이 전체 드롭).
다른 확대 비율로 찍혀진 칼럼의 하부 말단면의 현미경 사진은 도 5에서 표시된 대로, 다중채널 구조의 분리된 마이크로채널(23) 안에 흡착제 입자(22) 함유물의 배합을 설명하게 하였다.
G. 다모세관의 상부 말단면은 표 1 또는 2에서 설명된 방법의 한가지에 의해 밀폐된다.
H. 각각의 준비된 센서의 하부 부분은, 긴 실리콘관(25)으로 만들어지는 측면 벽을 가지고, 다모세관 칼럼(9)의 외부 벽에 빈틈 없이 접해 있는 특별한 캡(24)(도 6)으로 덮힌다. 도 6에 표시된 대로, 캡(24)의 바닥은 플라스틱 원통형 링(27) 위에 잡아당겨진 그물 또는 미공성 막(26)으로 형성되고, 상기 원통형 링(27)의 외부 표면의 한쪽 측면과 다른쪽 긴 측면-실리콘관(25)의 내부면에 접착된다. 상응하는 그물 또는 막의 예는 표 5에 나열되었다. 특히, 10마이크론 나일론 스크린 필터가 사용되었다(표준 소동공 제품). 이 변형은 흡착제 미립자가 크기에서 10마이크론 보다 큰 경우에 사용된다. 모든 다른 구체예에서, 막은 스크린 미세필터 대신에 사용된다. 예를 들어, 5마이크론 이하(표준 소동공 제품)의 미공을 가지는 폴리아세테이트 막이 흡착제 미립자의 치수에 따라서 선택된다. 센서의 하부 부분에 캡을 설치하기 전에, 다모세관의 외부 표면에 직접 접해 있는 실리콘관의 내부 표면은 방수제(접착성)을 중합한 얇은 막으로 도포된다.
파라틴과 같은 고체 유기막을 가진 장치의 제조는 상기 단계 A, C, D, E, H를 포함하고, 단계 B, F의 구체예(B1, F1에 상응하는 것으로, 아래를 보라) 뿐 아니라 삭제된 단계 G에서 다르다.
B1. 다모세관 칼럼(9)의 워크피스는 움직이는 단(15)에 위치하고 헥산 대신에 녹은 파라핀을 함유하는 용기(14) 안에 조정 가능한 높이 홀더(11)(도 4)를 사용하여, 칼럼의 상부 말단면 아래로 1~2㎜ 만큼의 높이에 담겨진다. 파라핀은 녹고, 외부의 자동온도조절장치로부터 공급되는 온수(또는 실리콘 오일)을 가진 용기에 주입된 열교환관(28) 때문에 녹은 상태에서 유지된다.
30분의 진행에서, 모든 칼럼은 모세관 힘 때문에 완전히 액체 파라핀으로 가득 채워진다. 그 후, 다모세관 칼럼은 단지 3㎝ 높이를 가지는 다모세관 칼럼의 하부 부분만 액체에 남아 있는 그런 높이로 들어 올려진다. 시스템은 10분 동안 이 위치에서 유지되고, 칼럼의 담겨지지 않은 부분에서의 파라핀은 냉각되고, 고체화되게 된다.
F1. 홀더(11)의 높이는 단시간 동안 올려지고, 액체 파라핀을 함유한 유리 용기(14)는 단(15)을 움직여서 옆으로 당겨지고, 현탁액 드롭을 가진 소수성 판(20)은 정확히 계산된 위치에 고정된다. 홀더(11)는 각각의 다모세관 칼럼의 하부 말단이 현탁액의 상응하는 드롭에 접촉하게 오는 방식으로 아래로 당겨진다. 칼럼의 하부 부분에서 냉각과 고체화(약 5% 만큼)에 의한 파라핀 부피의 감소 때문에, 현탁액 드롭이 약 300초의 진행에서 칼럼 안으로 완전히 들어온다(잔부 없음).
액체 또는 고체 유기층을 가지고 다른 흡착제(형광 칩)을 포함하는 장치의 제조는 상기 구체예와 비슷하고, 단지 단계 C, D의 현실화에서 다르다(C1, D1에 상응하는 것으로, 아래를 보라).
C1. 채널의 수에 상응하는 많은 수의 흡착제 입자의 질량은 계산되고 미리 무게를 잰다. 예를 들어, 10개의 다른 흡착제를 사용하고, 400,000개의 20마이크론 채널을 가지는 다모세관을 선택한다면, 입자 크기 15~18마이크론 이고 밀도 1.1g/㎤를 가진 100㎍의 각각의 흡착제(표4 참조)를 가지는 것이 필요하다. 그리고 동시에 100개의 센서를 만들기 위해서는, 10㎎의 각각의 흡착제를 가지는 것이 필요하다.
D1. 현탁 작업이 준비된다. 자동 드롭 공급기(18)와 믹싱 미세장치(19)를 갖춘 유리 미세용기(17) 안에 위치한 흡착제 혼합물의 무게를 잰 양에, 흡착제의 밀도와 동등한 밀도를 가지는 진한 염화나트륨 용액의 100드롭(각각 5×10-2㎤)이 다른 유사한 투여 유니트의 도움으로 도입되고, 그 혼합물은 안정한 현탁액을 얻기 위해 교반된다.
센서 제조의 과정은 작용 흡착제의 함유량과 센서 작동의 능률을 결정하기 위한 선택성 시험의 단계를 포함한다.
테스트 하에서 센서는 0.1N 염산 용액(용액을 교반하면서)과 함께 10분 동안 비커에 놓이게 되고, 그리고 증류수에서 3번 씻겨진다. pH 미터는 증류수의 pH가 센서의 존재에서 변하지 않는 것을 확인하는 데 사용된다.
그런 후, 센서는 pH 미터 아래에 놓여진 0.01N NaCl 용액 20ml와 함께 비커에 놓여지고, 시간과 함께 용액 pH의 변화가 계속되는 휘젓기 하에서 뒤따라 일어난다. 그런 변화, 즉, 용액의 산성화는 Na+-H+ 이온 교환 때문에 일어난다. 테스트는 결과의 재현가능성을 확인하기 위하여 적어도 두 번 반복된다. 표 7은 결과가 실제적으로 완전히 재현된다는 것을 설명한다. 존재하는 커브(약 7분)에서 평탄역의 달성 시간은 평형 시간에 상응한다. 즉, pH값의 하강이 교환 용량을 보여주는 동안, 센서의 키네틱 특징을 표시한다. 표 7의 곡선으로부터, 이러한 하강이 pH=6.8~7.0에서 pH=3.60~3.75까지의 변화에 상응하는 것이 보인다. 교환 용량의 면에서, 그것은 4.3~4.4㎍-eq에 상응하고, KU-2 양이온체의 평면 용량을 설명한다면, 4~4.5㎎-eq/g와 같고, 그것은 1㎎의 양이온체가 "작용"한다는 것으로 보일 것이다.
얻은 센서는 다양한 용액의 분석 제어에 사용될 수 있다. 제어 유니트 디자인의 예는 도 8~11에서 나타난다. 이 도면에서: 29 - 유체 통과 셀 ; 30 - 센서 ; 31 - 테스트할 용액을 가진 용기 ; 32 - 펌프 ; 33 - 초음파 흡착제 활성제 ; 34 - X선 형광 스펙트럼 분석기의 X선 자극원 ; 35 - X선 형광센서 ; 36 - 신호 변환기 ; 37 - 컴퓨터 ; 38 - UV 방사선의 공급원(UV 레이저) ; 39 - UV 자극의 도파관 ; 40 - 발광 센서 ; 41 - 발광 스펙트럼 분석기 ; 42 - 곡선 다모세관으로 만들어진 유기물질의 방사선 투과성을 가진 센서 ; 43 - 판 형태인 다모세관으로 만들어진 광학적으로 투명한 유기물질의 층을 가진 센서 ; 44 - 가시광선 영역에서 발광성 방사선의 도파관.
기재된 분석 유니트에 결합된 센서의 작동은 아래에 설명된다.
X선 형광 방법을 이용할 때, 이온 교환에 의해 정제하는 생산 단계 후에 전기도금 제조(구리 및 아연 도금)의 내뿜는 폐수로 형성된 유체 통과 용액이 분석의 제어 물질로 선택되어져 왔다. 그러한 정제된 용액에서 비철(non-ferrous) 및 중금속 이온의 함유량이 몇 십의 ㎍/l을 초과하지 않는다. 따라서, 이러한 정제된 용액은 최종 산업 용도의 천연수 저장소에 배출되는 것이 허용된다.
동시에, 직접 용액 분석에서 X선 형광 방법의 검출 한계는 수 십의 ㎎/l의 수준에 있다.
용기(31)로부터 테스트된 용액은 30~120분의 진행에서 잠겨진 센서(30) (도 8)와 같이 있는 셀(29)을 통과하여 펌프(32)로 흘러간다. 상기 처리 후, 상응하는 스펙트럼은 X선 형광 장치 "포커스"[14]로 기록된다. 축적된 원소를 제거하고, 다음의 분석에서 사용하는 센서를 회복시키기 위하여, 센서는 0.1N 염산 용액에 그 하부 말단(흡착제 함유하는)이 담겨지고, 15분 동안 그 안에서 유지된다.
도 12~14는 유리물질 층으로 센서 제작의 이하의 변형예에 대하여 파라핀(도 12와 도 14) 및 헥산(도 13)층을 사용하는 10㎝ 높이의 일직선의 긴 다모세관으로 만들어진 센서를 이용하는 도 8에서 도식적으로 나타닌 장치를 가지고 기록된 X선 형광 스펙트럼을 설명한다.
도 12에서, 센서는 납 유리로 만들어지고, 분리된 마이크로채널의 직경 20마이크론과 그것들 사이의 벽 두께 2마이크론을 가지는 400,000개의 마이크로채널을 포함하고, 각각의 마이크로채널은 술폰 작용기를 가진 스티렌 및 디비닐벤젠 기재에 강산 양이온체 KU-2로 만들어지는 8마이크론의 미립자를 함유한다.
도 13에서, 센서는 납 유리로 만들어지고, 분리된 마이크로채널의 직경 10마이크론과 그것들 사이의 벽 두께 1마이크론을 가지는 1,000,000개의 마이크로채널을 포함하고, 각각의 마이크로채널은 술폰 작용기를 가진 스티렌 및 디비닐벤젠 기재에 강산 양이온체 KU-2로 만들어지는 8마이크론의 미립자를 함유한다.
도 14에서, 센서는 납 유리로 만들어지고, 분리된 마이크로채널의 직경 10마이크론을 가지는 1,000,000개의 마이크로채널을 포함하고, 각각의 마이크로채널은 카르복실 작용기를 가진 폴리메틸메트아크릴레이트 기재에 약산 양이온체 KU-4로 만들어지는 8마이크론의 미립자를 함유한다.
세척 물에서 검출된 성분의 농도는, 형광센서를 이용하는 다른 시간 기간에서 측정된다. 그 양은 도 12 : Fe - 30㎍/l ; Cu - 90㎍/l ; Ni - 60㎍/l ; Mn - 200㎍/l ; Co - 320㎍/l ; Zn - 120㎍/l, 축적과 분석의 전체 시간 - 30분 ; 도 13, 14에서 : Cu - 50㎍/l ; Fe - 30㎍/l ; Zn - 50㎍/l, 축적과 분석의 전체 시간 - 120분이다.
제시된 스펙트럼으로 보듯이, 발명에 관한여 제안된 형광센서의 이용은 센서 없이 직접적인 분석적 제어로 달성 가능한 것 보다 1000배 더 적은 성분 함유량을 자신있게 검출할 수 있게 한다. 따라서, 천연수 및 폐수를 조사하는 방법의 수준으로 X선 형광 방법을 가져올 수 있다.
흡착제 미립자를 함유하는 말단면에 공급되는 자외선 방사선에 의해 자극을 받는, 가시광선 발광 영역에서 사용하려고 하는 형광센서는 도 9에서 표시된 분석 장치의 부분으로 사용된다. 교차결합된 발광성의 활성 탐침을 가지고 유기 발광단 또는 생물학적 활성 분자를 함유하는 연속적인 흐름의 용액의 분석은, 가장 적절한 자극 방사선의 공급원이 UV 레이저인 것을 제외하고는 X선 형광에 대하여 위에 설명한 것과 유사한 기술과 형광 스펙트럼 분석기와 같은 기록 기구로 수행된다. 상기 센서의 이용으로 측정되는 성분(유기 또는 생물학적 활성 물질)의 검출 한계는 표 4의 10째 줄에 나열된, 즉, 102~104의 인자 만큼의 상응하는 흡착제의 축적 계수에 비례하여 감소한다.
방사선 투과성 또는 UV 투명성 상부층(7) 및 유기물질의 내부의 방사선 투과성 또는 UV 투명성 층(8)을 가지는 곡선의 긴 다모세관으로 만들어지는 형광센서는 도 10에 표시된 분석 장치에서 사용된다.
UV 투명 상부층(2) 및 유기물질의 내부의 UV 투명층(3)을 가지는 판 형태의 긴 다모세관으로 만들어지는 형광센서는 도 11에 표시된 분석 장치에서 사용된다.
측정될 성분, 특히 철을 함유하지 않고 중금속을 함유할 뿐 아니라 유기 발광단 또는 생물학적 활성 분자를 함유하는 연속적인 흐름의 용액의 분석은, 설명한 도면에 보여진 대로, 공급원(34)으로부터 X선 방사선을 자극하는 것이 분석되는 용액 안에 잠겨지지 않는 말단면의 측면에 공급되는 것(도 10)을 제외하거나, 가시광선 영역에서 발광 방사선이 도파관(44)의 도움으로 센서(40)에 운반되는 것(도 11)을 제외하고는 위에 설명한 것과 유사한 기술로 수행된다.
상기 센서를 이용하여 측정하는 성분의 검출 한계는 표 4에 기재된 상응하는 흡착제의 측적 계수에 비례하여 감소한다. 특히, 금속의 검출 한계는 103~105 배 감소하고, 유기 및 생물학적 활성 물질의 검출 한계는 102~104 배 감소한다.
마이크로채널에 위치하는 다양한 흡착제를 가지는 형광센서, 즉, 형광 칩은 도 8~11에 표시된 것의 설계와 유사한 분석 장치에서 사용된다. 그러나, 도 9 및 도 11의 센서(40)가 가시광선 영역에서 이좌표 센서(전자 광카메라)인 것에 반해, 도 8 및 도 10의 센서(35)는 래스터(이좌표) X선 센서이다. X선 형광 방법을 사용할 때, 측정된 화학원소의 각각의 특징적인 X선 형광띠에 대한 분석 결과는 3차원 다이어그램(센서(칩)의 말단면에 신호 강도 대 흡착제 미립자의 좌표(위치))의 형태로 나타난다.
가시광선 영역에서 발광을 사용할 때, 발광단을 포함하는 측정될 유기 또는 생물학적 화합물의 각각의 발광 파장 또는 측정된(흡착된) 무기 또는 유기 성분의 영향하에서 특징적으로 이동된 흡착제에 포함되는 발광단의 각각의 자극제거(de- excitation) 파장에 대한 분석 결과는 3차원 다이어그램(센서(칩)의 말단면에 빛 신호 강도 대 흡착제 미립자의 좌표)의 형태로 나타난다.
이 경우에 시험 결과의 과정이 [10]에서 설명된 것과 유사한 절차에 의해 수행된다.
센서는 측정될 저 농도의 성분을 함유하는 천연수 및 기술관련 용액의 정정석, 정량적 분석을 위한 고도로 민감한 분석 장치의 이용을 위한 것이다.
센서의 디자인은 그것의 제조에서의 간편화와 단가 절감을 제공하고, 분석되는 용액의 범위를 넓히고, 키네틱 특징의 증진과 분석 민감도의 증가를 제공한다.
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16. US Patent No. 5,192,869, publ. 09.03.93.

Claims (27)

  1. 다중채널 구조의 한쪽 말단면의 측면에 있는 마이크로채널 안에 위치한 흡착제 미립자를 가진 마이크로채널을 포함하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서로서, 상기 다중채널 구조는 상기 마이크로채널을 형성하는 관통 모세관을 가지는 긴 다모세관이고, 두층의 비혼합성 물질로 채워진 상기 마이크로채널의 한쪽은 물 또는 수용액으로 형성되며 다른쪽은 유기 물질로 형성되고, 상기 흡착제 미립자는 물층 또는 수용액층에 위치된 마이크로채널에 위치하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 흡착제 미립자가 자유운동의 가능성을 가지고 물층 또는 수용액층에 위치하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 마이크로채널을 가득 채우는 한쪽 층을 형성하는 상기 유기물질이 액체상에 있는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  4. 제 3항에 있어서, 다른 마이크로채널이 다른 흡착제 미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  5. 제 3항에 있어서, 다른 마이크로채널이 한가지 흡착제 및 동일한 흡착제 미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 마이크로채널을 가득 채우는 한쪽 층을 형성하는 상기 유기물질이 고체상에 있는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  7. 제 6항에 있어서, 다른 마이크로채널이 한가지 흡착제 및 동일한 흡착제 미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  8. 제 6항에 있어서, 다른 마이크로채널이 다른 흡착제 미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  9. 제 1항에 있어서, 흡착제 미립자를 함유하는 상기 물층 또는 수용액층의 두께가 3㎜를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  10. 제 9항에 있어서, 마이크로채널을 가득 채우는 한쪽 층을 형성하는 상기 유기물질이 액체상에 있는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  11. 제 9항에 있어서, 마이크로채널을 가득 채우는 한쪽 층을 형성하는 상기 유 기물질이 고체상에 있는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  12. 제 1항, 제 2항, 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 마이크로채널이 한가지 흡착제 및 동일한 흡착제 미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  13. 제 12항에 있어서, 마이크로채널을 가득 채우는 한쪽 층을 형성하는 상기 유기물질이 광학적으로 투명하거나 방사선 투과성이고, 긴 다모세관이 빛 또는 X선 방사선에 상응하는 운반의 가능성을 가지면서 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  14. 제 1항, 제 2항, 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 다른 마이크로채널이 다른 흡착제 미립자를 함유하는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  15. 제 14항에 있어서, 마이크로채널을 가득 채우는 한쪽 층을 형성하는 상기 유기물질이 광학적으로 투명하거나 방사선 투과성이고, 긴 다모세관이 빛 또는 X선 방사선에 상응하는 운반의 가능성을 가지면서 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  16. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 11항, 제 13항, 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중채널 구조가 일직선의 긴 다모세관의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 다모세관이 유리 또는 석영으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  18. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 11항, 제 13항, 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중채널 구조가 곡선의 긴 다모세관의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 다모세관이 유리 또는 석영으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  20. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 11항, 제 13항, 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중채널 구조가 가로 치수보다 더 적은 길이를 가지는 판의 형태의 긴 다모세관으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 다모세관이 유리 또는 석영으로 만들어지는 것을 특 징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  22. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 11항, 제 17항, 제 19항, 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 마이크로채널을 가득 채우는 한쪽 층을 형성하는 상기 유기물질이 광학적으로 투명하거나 방사선 투과성이고, 긴 다모세관이 빛 또는 X선 방사에 상응하는 운반의 가능성을 가지면서 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 다중채널 구조가 일직선의 긴 다모세관의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  24. 제 22항에 있어서, 상기 다중채널 구조가 곡선의 긴 다모세관의 형태로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  25. 제 22항에 있어서, 상기 다중채널 구조가 가로 치수보다 더 적은 길이를 가지는 판의 형태의 긴 다모세관으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  26. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 11항, 제 23항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모세관이 유리 또는 석영으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
  27. 제 1항, 제 2항, 제 4항, 제 5항, 제 7항 내지 제 11항, 제 15항, 제 17항, 제 19항, 제 21항, 제 23항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다모세관이 가로 치수보다 크기의 차수가 더 작은 마이크로채널 벽의 두께를 가지고 만들어지는 것을 특징으로 하는 다중채널 구조에 기초한 형광센서.
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