KR20060114336A - 애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및그의 용도 - Google Patents

애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및그의 용도 Download PDF

Info

Publication number
KR20060114336A
KR20060114336A KR1020067010011A KR20067010011A KR20060114336A KR 20060114336 A KR20060114336 A KR 20060114336A KR 1020067010011 A KR1020067010011 A KR 1020067010011A KR 20067010011 A KR20067010011 A KR 20067010011A KR 20060114336 A KR20060114336 A KR 20060114336A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
poly
sensor
film
optical storage
dyes
Prior art date
Application number
KR1020067010011A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101129833B1 (ko
Inventor
라디스라프 알렉산드로비치 포티라일로
마르크 브라이언 위스누델
스코트 마르텔 보예트
앤드류 마이클 리치
카시라만 크리쉬난
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제너럴 일렉트릭 캄파니
Publication of KR20060114336A publication Critical patent/KR20060114336A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101129833B1 publication Critical patent/KR101129833B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54393—Improving reaction conditions or stability, e.g. by coating or irradiation of surface, by reduction of non-specific binding, by promotion of specific binding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
    • G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249994—Composite having a component wherein a constituent is liquid or is contained within preformed walls [e.g., impregnant-filled, previously void containing component, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers
    • Y10T428/31935—Ester, halide or nitrile of addition polymer

Abstract

본 발명은 센서 물질을 광학 저장 매체 기판(10)에 적용하는 방법에 관한 것이다. 관심 대상의 샘플에 노출된 후, 생성된 센서는 샘플의 물리적, 화학적 및 생물학적 파라미터들의 정량 분석을 위해 광학 저장 매체 드라이브 안에서 판독될 수 있다.

Description

애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및 그의 용도{OPTICAL STORAGE MEDIUM HAVING AN ANALYTE CONTAINING POLYMER FILM, USE THEREOF}
본 발명은 물리적, 화학적 및 생물학적 종의 분석을 위해 광학 저장 매체상으로 센서 물질을 침착하기 위한 방법, 및 유체중 휘발성 화합물 및 비휘발성 화합물의 정량화를 위한 상기 방법에 의해 제조된 센서에 관한 것이다.
생물학적 및 화학적 화합물 및 기타 파라미터들의 정량화는 일반적으로 이러한 목적을 위해 특별히 고안된 전용 센서 시스템을 사용하여 수행된다. 이러한 센서 시스템은 전기화학적, 광학적, 청각적, 자기적 및 그밖의 많은 유형의 검출방법을 포함하는 다양한 원리를 사용하여 작동된다. 예를 들면 문헌[Mandelis, et al., Physics, Chemistry and Technology of Solid State Gas Sensor Devices, Wiley (New York, NY), 1993; Potyrailo, et al., "Optical Waveguide Sensors in Analytical Chemistry: Today's Instrumentation, Applications and Future Development Trends", Fresenius' J. Anal. Chem. 1998, 362, 349-373; Albert, et al., "Cross-reactive Chemical Sensor Arrays", Chem. Rev. 2000, 100, 2595- 2626]을 참조한다. 선택적으로, 다양한 색채적 액체 및 고체 시약이 색상 변화의 가시적 평가를 수행하기 위해 이용가능하다. 문헌[Kolthoff, "Acid-Base Indicators", The MacMillan Company(New York), 1937; "Chemical Detection of Gaseous Pollutants" Ruch, W. E., Ed., Ann Arbor Science Publishers(Ann Arbor, MI), 1968].
이전에, CD/DVD 드라이브가 생물학적, 화학적 및 생화학적 샘플의 광학 검사를 수행하기 위해 사용될 수 있다는 것이 제안되었다. 그러나, 이들 드라이브를 광학 매체상에 저장된 디지탈 데이터와 관련되지 않은 파라미터들의 검출에 유용하도록 만들기 위해, 드라이브의 광학 시스템은, 바람직하게는, 수개의 경우 부가적인 광학 검출기를 가짐으로써 변형된다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,892,577 호를 참조한다.
CD/DVD 드라이브의 사용이 개발됨에 따라, CD/DVD 드라이브에 사용하기 위한 광학 저장 매체와 연결된 센서가 또한 개발되었다. 예를 들면, 미국 특허 제 6,327,031 호는 빛의 일부를 하나의 검출기에 반사시키고 빛의 일부를 다른 검출기로 투과시키기 위해 세미-반사 층을 갖는 광학 디스크를 개시하고 있다.
미국 특허 제 6,342,349 호는 또 다른 광학-드라이드계 측정 시스템을 기술한다. 이러한 시스템에서, 애널라이트-특이적(analyte-specific) 신호 부재가 광학 저장 매체의 트랙킹 특징부 안에 배치된다. 따라서, 애널라이트-특이적 신호 부재는, 변형된 또는 부가적인 광학 부재가 첨가되더라도, 트랙킹을 위해 사용된 광학장치에 의해 판독가능하다. 사용가능한 시스템에 대해, 신호 응답 잔기는 크 기가 작고 초점이 맞춰진 광선의 크기와 양립가능하고 반사적이다. 가장 바람직하게는, 직경이 1 내지 3㎛인 금 미소체이다. 작은 분자 리간드와 생체분자 사이의 인식을 통상적인 CD 플레이어를 사용하여 스크리닝하는 다른 방법이 또한 기술되었다. CD의 판독면 안의 통상적인 중합체 복합체인 폴리카보네이트의 말단을 활성화함으로써 CD의 판독면에 리간드를 부착하는 절차가 개발되었다. 리간드의 트랙을 디스크상에 잉크젯 프린터로 프린트함으로써 CD의 표면상에 디스플레이를 발생시켰다. 이러한 방법을 사용하여, 디스크를 별도의 블록으로 분포된 리간드 분자의 전체 어셈블리를 갖도록 생성하였다. 이들 블록들의 집합을 디스크의 디지탈 층 안에 저장된 CDROM-XA 포맷 데이터와 상관되도록 어셈블리하여 분자 배열을 발전시켰다. 소정의 리간드 또는 리간드 세트를 함유하는 디스크의 영역에 트랙킹 및 헤더 정보를 사용하여 그 공간적 위치를 표시하였다. 표면 표시된 리간드와 생체분자 사이의 인식은 오류 측정 루틴에 의해 스크리닝하였다(문헌[Org. Biomol. Chem., 1, 3244-3249(2003)] 참고).
광학 저장 매체상으로 센서 영역 및/또는 스팟을 제조하는데 사용된 침착 방법은, 잉크-젯 프린팅 및 디스크의 표면상으로의 로봇식 또는 수동식 드롭 첨가(미국 특허 제 6,342,349 호), 디스크상의 생물학적 마이크로어레이의 광합성(국제 특허출원 제 WO 98/12559 호) 및 디스크상의 어레이의 스팟팅(국제 특허출원 제 WO 99/35499 호)을 포함한다. 이러한 센서 영역 또는 스팟에 사용된 애널라이트-특이적 시약은 어레이, 예를 들면 조합 어레이(국제 특허출원 제 WO 98/12559 호)로 정렬될 수 있다. 고형 및 겔형의 애널라이트-특이적 시약을 디스크상에 적용하는 것 에 덧붙여, 센서 영역/스팟에 사용된 다른 유형의 시약은 액체-함유 시약을 포함한다(문헌[Anal. Chem. 71, pp. 4669-4678(1999)] 참고).
광학 저장 매체상에 센서 스팟을 침착하기 위해, 이들 센서 스팟을 고도로 재생가능한 방식으로 그리고 잘 한정된 위치에 적용하는 것이 유리할 것이다. 이와 같이 센서 스팟을 광학 저장 매체 기판상에 침착하기 위한 향상된 방법이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 센서 장치 및 이러한 센서 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 센서 장치는 광학 저장 매체, 및 중합체 지지체를 상기 광학 저장 매체의 적어도 일부에 적용된 애널라이트-특이적 시약과 함께 포함하는 센서 필름을 포함한다. 센서 필름에 사용된 중합체 지지체는 크기, 상, 용해도 및 이온 전하를 기준으로 애널라이트에 선택적으로 투과성일 수 있다. 한가지 실시태양에서, 센서 필름은 광학 저장 매체의 표면에 센서 스팟으로서 적용된다.
이들 센서 장치의 제조 방법은 기판으로 사용하기 위한 광학 저장 매체를 선택하는 단계, 중합체 지지체를 선택하는 단계, 애널라이트-특이적 시약을 중합체 지지체에 첨가하여 센서 필름을 형성하는 단계 및 센서 필름을 광학 저장 매체에 적용하는 단계를 포함한다. 한가지 실시태양에서, 센서 필름을 제조하고 광학 저장 매체로의 그의 적용 전에 관심 대상의 애널라이트에 노출시킨다.
도 1은 센서 필름을 갖는 본원의 광학 저장 매체의 도식적 묘사이다.
도 2는 광학 드라이브에서 본원에 따라 코팅된 DVD의 스크리닝의 결과를 묘사하는 그래프이다.
도 3은 광학 드라이브에서 본원에 따라 코팅된 DVD의 스크리닝의 결과를 묘사하는 그래프이다.
도 4는 본원의 한가지 실시태양의 묘사로서, 환경적으로 민감한 영역을 함유하는 무색투명 필름이 광학 저장 매체의 전체 표면상으로 침착된다. 도 4A는 필름의 적용 전 광학 저장 매체가고, 도 4B는 필름의 적용 후 광학 저장 매체가다.
도 5는 부착된 오버레이어 필름을 갖는 경우와 갖지 않는 경우 디스크의 영역의 흡수도 측정의 결과를 묘사하는 그래프이다.
도 6은 오버코트 필름을 갖는 경우와 갖지 않는 경우 측정된 흡수도-관련된 CD 신호 사이의 상관관계의 도식적 묘사이다.
도 7은 센서 영역을 갖지 않는 경우(바탕선) 및 흡수성 센서 영역을 갖는 경우(NIR 흡수체)의 오버코트 필름으로부터 수득된 신호를 묘사하는 그래프이다.
도 8은 약한 흡수 영역 및 강한 흡수 영역 둘다를 갖는 NIR 흡수제 센서 영역을 갖는 오버코트 필름으로부터 수득된 신호를 묘사하는 그래프이다.
도 9는 광학 드라이브를 사용하여 기록된 3개의 센서 영역의 응답을 묘사하는 그래프이다. 상이한 센서 영역은 상이한 시간 동안 포화된 암모니아 증기에 노출되었다(t1 < t2 < t3).
도 10은 NH4 +의 검출에 대해 센서 스팟의 광학 신호에서의 변화를 묘사하는 그래프이다.
본원은 물리적, 화학적 및 생물학적 파라미터의 정량 분석을 위해 광학 저장 매체 드라이브에서 판독가능한 센서 장치를 형성하는 방법에 관한 것이다. 광학 저장 매체상에 침착된 센서 물질의 화학적 그리고 생화학적 관련 변화에 대해 정량 적 정보가 수득된다. 본원은 센서 필름 또는 여기에 적용된 센서 층을 갖는 광학 저장 매체를 제공한다. 본원에 사용된 "센서 층" 및 "센서 필름"은 상호교환적으로 사용된다.
광학 저장 매체는 오디오, 비디오 및 컴퓨터 데이터 용도에 널리 보급되었다. 광학 저장 매체 제품의 예는 비제한적으로 CD, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-R, DVD-RW, 블루-레이(Blu-ray)와 같은 광학 디스크 뿐만 아니라 당업계에 공지된 다른 광학 저장 매체를 포함한다. DVD-5, DVD-9와 같은 다층 구조물, 및 DVD-10 및 DVD-18와 같은 멀티사이드 포맷 및 자기광학 디스크(MO)가 또한 포함된다. 본원이 콤팩트 디스크(CD) 및/또는 디지탈 다기능 디스크(DVD)와 관련해서 이하 기술되지만, 본원에 기술된 방법은 임의의 광학 저장 매체로 실행될 수 있다.
본원에 따르면, 기판, 즉 광학 저장 매체가 처음에 제공된다. 광학 저장 매체 기판은 임의의 유형일 수 있고, 적어도 한쪽 면상에 피트(pit) 및/또는 연속적 홈 형태로 앞쪽에서 정보로 인코딩되어야 한다. 센서 기판은 판독 또는 비-판독 표면상 임의의 라벨을 갖는 임의의 상업적 CD 또는 DVD일 수 있다. 라벨이 존재하면, 라벨은 임의의 색상, 투명/불투명 등일 수 있다. 또한, 본원에 따르면, 디스크상의 센서 물질과 매칭하거나 또는 어떤 식으로 그 위치와 관련된 광학 저장 매체상에 정보를 가질 필요가 없다. 임의의 사전기록된 정보가 센서를 작동시키는데 충분하다.
일반적으로, CD는 투명 폴리카보네이트 플라스틱의 사출성형된 조각이다. 제작중, 플라스틱은 데이터의 단일 연속적인 매우 긴 나선형 트랙으로 정렬된 미세 범프로 임프레싱된다. 데이터의 나선형 트랙은 디스크의 내부로부터 바깥쪽으로 원을 이룬다. 투명 폴리카보네이트가 형성되면, 얇은 반사 층(일반적으로 알루미늄, 은 또는 금)이 디스크상으로 스퍼터링되어 미세 범프를 덮는다. 이어서 아크릴릭의 얇은 층을 반사 층상에 분사하거나 스핀-코팅하여 이를 보호하고 라벨링을 위한 표면을 제공한다. 피트는 종종 범프 대신 CD를 언급할 때 인용된다. 반사측면상에 피트가 나타나고 범프는 레이저가 판독되는 측면상에 나타난다. 광학 매체 플레이어는 광학 저장 매체 기판상의 범프로서 저장된 데이터를 검색하고 판독하는 업무를 수행한다. DVD의 경우, 데이터의 나선형 트랙으로 임프레싱된 사출성형된 기판은 CD의 두께의 절반이다(공칭 0.6mm).
기판은 반사 금속 층으로 스퍼터링되고 이어서 UV-경화성 접착제를 사용하여 또 다른 폴리카보네이트 기판에(또한 공칭 0.6mm) 결합된다.
예를 들면, 도 1에서, 다양한 실시태양에서, 본 발명의 광학 저장 매체(10)는 다수의 층, 즉 센서 스팟의 필름 또는 층(70)을 포함할 수 있다. 이들 층은 비제한적으로 폴리카보네이트 등과 같은 열가소성 물질로 제조된 제 1 기판 층(20), 폴리카보네이트 등과 같은 열가소성 물질로 제조된 제 2 기판 층(60), 알루미늄, 은 또는 금 등과 같은 금속으로 제조된 반사 층(40), 선택적으로 상기 제 2 기판상으로 몰딩된 피트 및 랜드의 영역을 포함하는 "데이터 층" 및/또는 프탈로사이아나인 등의 기록가능한 물질 또는 MO 물질, 상변화 물질, 칼코게나이드 등과 같은 재기록가능한 물질로 제조된 기록 층(50), 결합 접착제 층(30) 및 제 2 기판(60)의 영역을 커버링하는 센서 스팟 층 또는 필름(70)을 포함한다. 각각의 층이 이후 더욱 상세히 기술된다.
바람직한 층 조합이 본원에 예시되고 기술되지만, 다른 층 조합이 당업자에게 쉽게 가능하고 본원에서 고려된다는 것에 주목해야 한다.
제 1 기판(20) 및 제 2 기판(60) 모두에 사용된 플라스틱은 대략 실온(약 25℃) 내지 약 150℃의 스퍼터링 온도 및 후속적인 저장 조건(예: 약 70℃ 이하의 온도를 갖는 뜨거운 차 안)과 같은 후속적 가공 파라미터(예: 후속 층의 적용)를 견딜 수 있어야 한다. 즉, 상기 플라스틱이 다양한 층 침착 단계 뿐만 아니라 최종 사용자에 의한 저장중에 변형을 방지하기 위해 충분한 열 및 기계적 안정성을 갖는 것이 바람직하다. 가능한 플라스틱은 약 100℃ 이상, 바람직하게는 약 125℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 140℃ 이상, 심지어 더욱 바람직하게는 약 200℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는 열가소성 물질(예: 폴리에터이마이드, 폴리에터에터케톤, 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리에터에터설폰, 폴리페닐렌 에터, 폴리이마이드, 폴리카보네이트 등)을 포함한다. 약 250℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는 물질, 예를 들면 폴리에터이마이드(여기서, 설폰다이아닐린 또는 옥시다이아닐린이 m-페닐렌다이아민 대신 사용되었다) 뿐만 아니라 폴리이마이드, 상기 플라스틱중 하나 이상의 조합 등이 가장 바람직하다. 일반적으로 폴리카보네이트가 사용된다.
제 1 기판(20) 및 제 2 기판(60)으로 사용될 수 있는 물질의 다른 예는 비제한적으로 비결정성, 결정성 및 반결정성 열가소성 물질을 포함하고, 예를 들면 다음과 같다: 폴리바이닐 클로라이드, 폴리올레핀(비제한적으로 선형 및 환형 폴리올레핀을 포함하고, 폴리에틸렌, 염화 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 포함함), 폴리에스터(비제한적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리사이클로헥실메틸렌 테레프탈레이드 등을 포함함), 폴리아마이드, 폴리설폰(비제한적으로 수소화 폴리설폰 등을 포함함), 폴리이마이드, 폴리에터 이마이드, 폴리에터 설폰, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에터 케톤, 폴리에터 에터 케톤, ABS 수지, 폴리스타이렌(비제한적으로 수소화 폴리스타이렌, 신디오택틱 및 어택틱 폴리스타이렌, 폴리사이클로헥실 에틸렌, 스타이렌-co-아크릴로나이트라일, 스타이렌-co-말레산 무수물 등), 폴리부타다이엔, 폴리아크릴레이트(비제한적으로 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 메틸 메타크릴레이트-폴리이마이드 공중합체 등을 포함함), 폴리아크릴로나이트라일, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 에터(비제한적으로 2,6-다이메틸페놀로부터 유도된 것 및 2,3,6-트라이메틸페놀과의 공중합체 등), 에틸렌-바이닐 아세테이트 공중합체, 폴리바이닐 아세테이트, 액정 중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 방향족 폴리에스터, 폴리바이닐 플루오라이드, 폴리바이닐리덴 플루오라이드, 폴리바이닐리덴 클로라이드 및 테트라플루오로에틸렌(예: 테플론(Teflon)).
본 발명의 광학 저장 매체(10)는 먼저 단축 또는 이축 압출기, 혼련기, 블렌더 등과 같은, 다양한 전구체들을 적절히 혼합할 수 있는 통상적인 반응 용기를 사용하여 기판 물질을 형성함으로써 제조할 수 있다. 압출기는 기판 물질 전구체를 그의 분해를 유발하지 않으면서 용융시키기 위한 충분히 높은 온도에서 유지되어야 한다. 예를 들면, 폴리카보네이트의 경우, 약 220 내지 약 360℃의 범위의 온도, 바람직하게는 약 260 내지 약 320℃의 온도가 사용될 수 있다.
유사하게는, 압출기 안에서의 잔류 시간은 분해를 최소화하도록 조절되어야 한다. 약 2분(또는 그 이상) 이하의 잔류 시간, 바람직하게는 약 1.5분 이하, 특히 바람직하게는 약 1분 이하의 잔류시간이 사용될 수 있다. 바람직한 형태(일반적으로 펠렛, 시트, 웹 등)로 압출하기 전, 혼합물을 용융여과, 스크린 팩의 사용 또는 이들의 조합에 의해 선택적으로 여과하여 바람직하지 않은 오염물질 또는 분해 산물을 제거할 수 있다.
일단 플라스틱 조성물이 생성되면, 다양한 성형 기술, 가공 기술 또는 이들의 조합을 사용하여 기판상에 형성될 수 있다. 가능한 기술은 사출성형, 필름 주조, 압출, 압축성형, 취입성형, 스탬핑 등을 포함한다. 일단 기판이 생성되면, 전기도금, 코팅 기술(예를 들면, 스핀-코팅, 분사 코팅, 증착, 스크린 프린팅, 도장, 딥핑 등), 적층, 스퍼터링 등과 같은 부가적인 가공 뿐만 아니라 상기 가공 기술들중 하나 이상을 포함하는 조합을 기판상의 목적 층을 배치하기 위해 사용할 수 있다. 일반적으로 기판은 약 600㎛ 이하의 두께를 갖는다.
요구되는 것은 아니지만, 몇가지 실시태양에서, 광학 저장 매체는 그 안에 인코딩된 데이터를 함유한다. 기록가능한 매체에서, 데이터는 레이저에 의해 인코팅되고, 이는 상 변화를 겪는 활성 데이터 층을 조명하여, 일련의 높게 반사하거나 비반사하는 영역을 생성하여 데이터 스트림을 구성한다. 이러한 포맷에서, 레이저 빔은 데이터 층에 도달하기 전에 먼저 기판을 통과한다. 데이터 층에서, 상기 빔은 인코딩된 데이터에 따라 반사되거나 반사되지 않는다. 이어서 레이저 광은 기판으로 돌아가고 데이터가 해석되는 광학 검출기 시스템 안으로 이동한다. 따라서, 데이터 층은 기판과 반사 층 사이에 배치된다. 광학 적용을 위한 데이터 층은 일반적으로 기판 층상의 피트, 홈 또는 이들의 조합이다. 바람직하게는, 데이터 층은 제 1 기판(20) 표면 안에 매립된다. 일반적으로, 사출성형-압축 기술은, 몰드가 본원에 정의된 바와 같이 용융 중합체로 충진된 기판을 생성한다. 상기 몰드는 프리폼, 인서트 등을 함유할 수 있다. 중합체 시스템을 냉각하고 여전히 적어도 부분적으로 용융된 상태로 압축하여, 목적 표면 특징부, 예를 들면 피트 및 홈을 임프린팅하고, 기판의 목적 부분상에, 즉 목적 영역에 한쪽 면 또는 양쪽 면에 나선형 동심 또는 다른 배향으로 배열되게 한다.
자기 또는 광자기 적용을 위한 가능한 데이터 층은 검색가능한 데이터를 저장할 수 있는 임의의 물질을 포함하고, 비제한적으로 예를 들면 산화물(예: 산화실리콘), 희토류, 전이금속 합금, 니켈, 코발트, 크롬, 탄탈, 백금, 터븀, 가돌리늄, 철, 붕소, 기타 및 상기 하나 이상을 포함하는 합금 및 조합, 유기 염료(예: 사이아나인 또는 프탈로사이아나인 형 염료), 무기 상 변화 화합물(예: TeSeSn, InAgSb 등)을 포함한다.
선택적으로, 보호 층은 먼지, 오일 및 다른 오염물질에 대해 보호하기 위한 것으로 본 발명의 광학 저장 매체에 적용될 수 있다. 이러한 보호 층은 약 100㎛ 내지 약 10Å의 두께를 갖고, 바람직한 실시태양에서 약 300Å 이하, 특히 바람직하게는 약 100Å 이하의 두께를 갖는다. 보호 층의 두께는 통상적으로, 적어도 부분적으로, 사용된 판독/기록 기전의 유형, 예를 들면 자기적, 광학적 또는 광자기적 유형에 의해 결정된다. 가능한 보호 층은 금, 은, 질화물(예를 들면, 질화규소 및 질화알루미늄), 탄화물(탄화규소 등), 산화물(이산화규소 등), 중합체 물질(예를 들면, 폴리아크릴레이트 또는 폴리카보네이트), 탄소 필름(다이아몬드, 다이아몬드형 탄소 등), 및 상기 물질중 하나 이상을 포함하는 조합과 같은 내부식성 물질을 포함한다.
유전 층이 또한 본원의 광학 저장 매체에 선택적으로 포함될 수 있다. 유전 층은 존재하면 일반적으로 데이터 층의 한쪽 또는 양쪽 면상에 배치되고 종종 열 조절기로서 사용되고 일반적으로 약 1,000Å까지 또는 이를 초과하고 약 200Å 이하의 두께를 가질 수 있다. 가능한 유전 층은 환경 친화적이고 바람직하게는 주위 층들과 반응하지 않는 다른 물질중에서 질화물(예: 질화규소, 질화알루미늄 등), 산화물(예: 산화알루미늄), 황화물(예: 황화아연), 탄화물(예: 탄화규소) 및 상기 물질중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
반사 층(40)은 충분한 양의 에너지(예: 빛)를 반사하여 데이터 검색을 가능하게 할 수 있는 충분한 두께를 가져야 한다. 선택적으로, 하나 이상의 반사 층이 존재할 수 있다. 일반적으로 반사 층은 약 700Å 이하의 두께를 갖고, 약 300Å 내지 약 600Å의 두께가 바람직하다. 가능한 반사 층은 금속(예: 알루미늄, 은, 금, 규소, 티탄 및 상기 금속중 하나 이상을 포함하는 합금 및 혼합물 등)을 포함하는, 특정 에너지 장을 반사할 수 있는 임의의 물질을 포함한다.
접착제 층(30)은 또한 광학 저장 매체(10) 안에 존재하여 상기 층의 임의의 조합을 접착할 수 있다. 접착제 층은 데이터 검색 장치로부터 여기까지의 매체를 통한 광의 이동을 실질적으로 간섭하지 않는 임의의 물질을 포함할 수 있다(예: 장치에 의해 사용되는 광의 파장에서 실질적으로 투과성이고/이거나 약 50% 이상, 바람직하게는 약 65% 이상, 더욱 바람직하게는 약 75% 이상의 매체로부터의 반사율을 허용하는 것). 가능한 접착제 물질은 아크릴레이트(예: 가교결합된 아크릴레이트 등) 실리콘 경질피막 등과 같은 UV 물질 뿐만 아니라 반응산물 및 상기 물질중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다. 다른 UV 물질의 예가 미국 특허 제 4,179,548 호 및 제 4,491,508 호에 기술된다. 몇가지 유용한 모노아크릴레이트 단량체는 부틸 아크릴레이트, 헥실 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트 등을 포함한다. 몇가지 유용한 다작용성 아크릴레이트 단량체는, 예를 들면 다이아크릴레이트, 트라이아크릴레이트, 테트라아크릴레이트 및 이들의 조합을 포함한다. 접착제 층에 사용될 수 있는 다른 접착제는 열가소성 아크릴릭 중합체, 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 폴리티올렌, UV 경화성 유기 수지, 감압성 접착제, 폴리우레탄, 열경화성 아크릴릭 중합체, 알키드, 바이닐 수지, 및 반응산물 및 상기 접착제의 하나 이상을 포함하는 조합을 포함한다.
비록 접착제 층이 상기 다작용성 아크릴레이트 단량체 하나만, 또는 다작용성 아크릴레이트 단량체중 하나 이상을 포함하는 혼합물( 및 그의 UV 광 반응산물)을 함유할 수 있다고 하더라도, 바람직한 층은 2개의 다작용성 단량체의 혼합물( 및 그의 UV 광 반응산물), 바람직하게는 다이아크릴레이트 및 트라이아크릴레이트의 혼합물( 및 그의 UV 광 반응산물)을 특정 경우에 사용된 모노-아크릴레이트 단량체와 함께 함유한다. 선택적으로, 접착제 층은 비아크릴릭 UV 경화가능한 지방족 불포화 유기 단량체를 비경화된 접착제 층(예를 들면, N-바이닐 피롤리돈, 스타이렌 등과 같은 물질, 반응산물 및 상기 물질중 하나 이상을 포함하는 조합을 포함함)의 약 50중량% 이하의 양으로 포함할 수 있다.
다른 실시태양에서, 접착제 층은 본 발명의 광학 저장 매체에 존재하지 않는다.
광학 저장 매체 기판을 위한 물질은 그 유형은 중요하지 않으며, 바람직하게는 높은 투광성을 가져야 한다. 적절한 물질의 예는 비제한적으로 폴리카보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 등의 열가소성 수지, 및 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 포함한다. 이들중, 폴리카보네이트와 같은 투광성 열가소성 수지가 바람직하다.
광학 저장 매체 기판으로서 사용하기에 적절한 수지의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있다. 몇가지 경우, 광학 저장 매체 기판의 중합을 말단캡핑에 의해 조절하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 중합체의 중합시, 성장하는 중합체 쇄는 중합체 쇄의 연속 성장을 위해 이용가능한 반응기를 그 말단에 갖는다. 이러한 반응기 없는 잔기를 혼입하게 하는 선택적 반응이 발생할 때, 쇄 연장을 계속하게 하는 쇄의 능력이 끝난다. 이러한 유형의 말단기를 갖는 쇄는 말단캡핑된다고 말한다. 몇가지 실시태양에서, 광학 저장 매체는 다이페닐 카보네이트가 비스페놀 A와 반응할 때 폴리카보네이트로부터 제조된다. 이러한 경우, 이러한 반응은 중합체 쇄의 연속 성장을 위해 이용가능한 반응성 하이드록실기를 갖는 성장 중합체를 생성한다. 이러한 반응성 하이드록실기 없는 잔기를 혼입하게 하는 선택적 반응이 발생하면, 쇄 연장을 계속하게 하는 쇄의 능력이 끝나거나 말단캡핑된다. 미국 특허 제 4,774,315 호, 제 5,028,690 호, 제 5,043,203 호, 제 5,644,017 호 및 제 5,668,202 호에 기술된 것을 비롯해서 다양한 말단캡핑제가 당업계에 개시되어 있다.
선택적으로, 폴리카보네이트 광학 저장 매체는 중축합 방법을 통해 제조되며, 예를 들면 비스페놀 단량체와 포스겐 또는 다이페닐 카보네이트와 선택적으로 처리되거나 미처리된 광학 저장 매체의 표면 에너지를 변화시키도록 선택된 선택적 단량체와의 중축합이 있다. 표면 에너지를 변화시키는 공단량체 또는 첨가제의 예는 다작용성 페놀과 같은 말단캡핑 단량체, 증가된 말단기 형성을 가져오는 분지화제, 실록세인-함유 단량체 및 첨가제, 대전방지제, 흐림방지제, 표면-분리 첨가제 및 기타 첨가제를 포함한다.
일단 광학 저장 매체가 수득되면, 애널라이트-특이적 시약은 CD 또는 DVD와 같은 광학 저장 매체 제품에 센서 스팟으로서 적용된다. 본원에서 사용된, "센서 스팟" 및 "센서 영역"은 광학 저장 매체 드라이브를 사용하여 감지하기 위한 소정의 공간 위치에서 광학 저장 매체의 표면상에 위치되거나 표면에 있지만 디지털 정보를 함유하는 영역을 관통하지는 않는 움푹 들어간 곳에 위치된 센서 물질을 기술하기 위해 혼용될 수 있다. 적용에 따라, 센서 스팟은 물리적, 화학적, 생화학적 및 기타 환경 변화에 응답한다.
바람직하게는, 애널라이트-특이적 시약은 센서 필름에 부착되거나 이에 혼입되고, 이어서 광학 매체 디스크에 적용된다. 가장 바람직하게는, 센서 필름상의 애널라이트-특이적 시약은 광학 저장 매체 기판에 적용될 때 센서 스팟을 형성한다. 센서 필름에 사용된 중합체는 선택된 애널라이트(이때, 애널라이트는 센서에 의해 검출된 화학적 종의 특정 화학 종 또는 부류임)에 투과성이다.
한가지 실시태양에서, 애널라이트-특이적 센서 부재는 중합체 지지체 안에 부동화되거나 센서 필름을 형성하기 위해 미리 형성된 중합체 지지체상으로 부동화된다.
바람직하게는, 상기 중합체 지지체는 상기 시약과 양립가능하다. 센서 필름의 중합체 지지체는 바람직하게는 광학 저장 매체 기판의 두께와 제품의 광학 특성에 악영향을 미치지 않도록 낮은 농도의 플라스틱 필름, 즉 수지이다. 중합체 지지체를 형성하기 위해 사용된 수지는 센서 용도에 달려 있다. 수지는 용매에 용해될 수 있고, 애널라이트-특이적 시약은 액체 매질에 분산될 수 있다. 선택적으로, 애널라이트-특이적 시약은 이미 형성된 플라스틱 필름에 직접 적용될 수 있다.
센서 필름을 생성하기 위해 사용된 중합체 물질은 검출의 선택성, 감도 및 한계와 같은 검출 특성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 센서 필름을 위한 적절한 물질은 목적 응답 시간, 목적 투과성, 목적 용해도, 투명성 및 경도의 정도 및 분석할 관심 물질에 적절한 유사한 다른 특성을 제공할 수 있는 중합체 및/또는 무기 물질로부터 선택된다. 몇가지 실시태양에서, 필름-형성 중합체 지지체는 또한 무기 물질을 포함한다.
적절한 중합체 지지체는 폴리(아닐린), 폴리(티오펜), 폴리(피롤), 폴리(아세틸렌) 등과 같은 전도성 중합체; 폴리(다이엔), 폴리(알켄), 폴리(아크릴릭), 폴리(메타크릴릭), 폴리(바이닐 에터), 폴리(바이닐 티오에터), 폴리(바이닐 알콜), 폴리(바이닐 케톤), 폴리(바이닐 할라이드), 폴리(바이닐 나이트라일), 폴리(바이닐 에스터), 폴리(스타이렌), 폴리(아릴렌) 등과 같은 주쇄 탄소 중합체; 폴리(산화물), 폴리(카보네이트), 폴리(에스터), 폴리(무수물), 폴리(우레탄), 폴리(설포네이트), 폴리(실록세인), 폴리(설파이드), 폴리(티오에스터), 폴리(설폰), 폴리(설폰아마이드), 폴리(아마이드), 폴리(유레아), 폴리(포스파젠), 폴리(실레인), 폴리(실라잔) 등과 같은 주쇄 비환식 이종원자 중합체; 및 폴리(벤즈옥사졸), 폴리(옥사다이아졸), 폴리(벤조티아지노페노티아진), 폴리(벤조티아졸), 폴리(피라지노퀸옥살린), 폴리(피로멜리트이마이드), 폴리(퀸옥살린), 폴리(벤즈이미다졸), 폴리(옥스인돌), 폴리(옥소아이소인돌린), 폴리(다이옥소아이소인돌린), 폴리(트라이아진), 폴리(피리다진), 폴리(피페라진), 폴리(피리딘), 폴리(피페리딘), 폴리(트라이아졸), 폴리(피라졸), 폴리(피롤리딘), 폴리(카보레인), 폴리(옥사바이사이클로노네인), 폴리(다이벤조퓨란), 폴리(프탈라이드), 폴리(아세탈), 폴리(무수물), 카보하이드레이트 등의 주쇄 이종환식 중합체를 포함한다. 중합체 지지체는 상기 중합체 또는 수지의 단량체 성분의 단독중합체, 공중합체, 또는 당업자에게 공지된 방법을 사용하여 제조된 상기 수지의 중합체 블렌드일 수 있다.
바람직하게는, 열가소성 중합체는, 예를 들면 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리스타이렌, 폴리(α-메틸스타이렌), 폴리인덴, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리바이닐피리딘, 폴리바이닐포말, 폴리바이닐아세탈, 폴리바이닐부티랄, 폴리바이닐 아세테이트, 폴리바이닐 알콜, 폴리바이닐 클로라이드, 폴리바이닐리덴 클로라이드, 폴리바이닐 메틸 에터, 폴리바이닐 에틸 에터, 폴리바이닐 벤질 에터, 폴리바이닐 메틸 케톤, 폴리(N-바이닐카바졸), 폴리(N-바이닐피롤리돈), 폴리메틸 아크릴레이트, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리아크릴로나이트라일, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리벤질 메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실 메타크릴레이트, 폴리메타크릴산, 폴리아마이드 메타크릴레이트, 폴리메타크릴로나이트라일, 폴리아세트알데하이드, 폴리클로랄, 폴리에틸렌 산화물, 폴리프로필렌 산화물, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 비스페놀과 카본산의 폴리카보네이트, 폴리(다이에틸렌 글라이콜/비스-알릴카보네이트), 6-나일론, 6,6-나일론, 12-나일론, 6,12-나일론, 폴리에틸 아스파라테이트, 폴리에틸 글루타메이트, 폴리라이신, 폴리프롤린, 폴리(γ-벤질-L-글루타메이트), 메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 아세틸 셀룰로스, 셀룰로스 트라이아세테이트, 셀룰로스 트라이부틸레이트, 폴리우레탄 수지 등과 같은 수지, 폴리(페닐메틸실레인)과 같은 오가노폴리실록세인, 오가노폴리게르마늄 화합물 및 상기 중합체 또는 수지에서 단량체 성분의 공중합체 또는 공중축합물을 포함하는 중합체 지지체로서 사용될 수 있다. 또한, 상기 중합체의 블렌드가 사용될 수 있다.
본원에 따른 중합체 지지체로서 사용될 수 있는 중합체의 다른 유형은 하이드로겔이다. 하이드로겔은 함께 묶인 친수성 중합체의 3차원 네트워크로서 수팽윤성이되 수불용성인 구조를 형성한다. 하이드로겔이란 용어는 미국 특허 제 5,744,794 호에 기술된 바와 같은 건조 상태(제로겔) 뿐만 아니라 습윤 상태의 친수성 중합체에 적용되는 것이다. 하이드로겔이 사용되면, 수많은 상이한 방법을 사용하여 이들 하이드로겔을 함께 연결할 수 있다. 첫째, 친수성 중합체의 방사선 또는 라디칼 없는 가교결합을 통해 하이드로겔을 연결할 수 있고, 예를 들면 폴리(아크릴산), 폴리(메타크릴산), 폴리(하이드록시에틸메타크릴레이트), 폴리(글리세릴 메타크릴레이트), 폴리(바이닐 알콜), 폴리(에틸렌 산화물), 폴리(아크릴아마이드), 폴리(N-아크릴아마이드), 폴리(N,N-다이메틸아미노프로필-N'-아크릴아마이드), 폴리(에틸렌 이민), 소듐/칼륨 폴리(아크릴레이트), 다당류, 예를 들면 크산테이트, 알기네이트, 구아 검, 아가로스 등, 폴리(바이닐 피롤리돈) 및 셀룰로스계 유도체가 있다. 둘째, 적절한 다작용성 단량체를 사용하여 친수성 중합체와 단량체의 화학적 가교결합을 통해 연결할 수 있고, 예를 들면 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드와 같은 적절한 시약으로 가교결합된 폴리(하이드록시에틸메타크릴레이트), 폴리에틸렌 글라이콜 다이아크릴레이트, 트라이에틸렌 글라이콜 다이아크릴레이트, 테트라에틸렌 글라이콜 다이메타크릴레이트, 트라이프로필렌 글라이콜 다이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 다이-트라이메틸올프로페인 테트라아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 트라이메틸올프로페인 트라이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 프로폭실화 글리세릴 트라이아크릴레이트, 에톡실화 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 에톡실화 트라이메틸올프로페인 트라이아크릴레이트, 헥세인다이올 다이아크릴레이트, 헥세인다이올 다이메타크릴레이트 및 기타 다이- 및 트라이-아크릴레이트 및 메타크릴레이트; 다이메타크릴레이트 에스터 가교결합제를 사용한 하이드록시에틸메타크릴레이트 단량체의 공중합; 하이드록실-종결된 폴리(에틸렌 글라이콜)과 폴리아이소사이아네이트의 반응을 통해 또는 트라이올과 같은 다작용 단량체의 존재하에 다이아이소사이아네이트와의 반응에 의해 제조된 폴리(에틸렌 산화물)계 폴리우레탄; 및 다이알데하이드, 다이에폭사이드 및 폴리염기산과 가교결합된 셀룰로스 유도체가 있다. 셋째, 블록 및 접목 공중합체로 친수성 단량체 및 중합체의 혼입을 통한 연결로서, 예를 들면 폴리(에틸렌글라이콜)(PEG), 아크릴산(AA), 폴리(바이닐 피롤리돈), 폴리(바이닐 아세테이트), 폴리(바이닐 알콜), N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 폴리(아크릴아마이드-co-메틸 메타크릴레이트), 폴리(N-아이소프로필아크릴아마이드), 폴리(하이드록시프로필 메타크릴레이트-co-N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트)와 같은 적절한 중합체와의 폴리(에틸렌 산화물)의 블록 및 접목 공중합체; 폴리(바이닐 피롤리돈)-co-폴리스타이렌 공중합체; 폴리(바이닐 피롤리돈)-co-바이닐 알콜 공중합체; 폴리우레탄; 폴리우레탄유레아; 폴리(에틸렌 산화물)를 기준으로 한 폴리우레탄유레아; 폴리우레탄유레아 및 폴리(아크릴로나이트라일)-co-폴리(아크릴산) 공중합체; 및 폴리(아크릴로나이트라일), 폴리(바이닐 알콜) 및 폴리(아크릴산)의 다양한 유도체가 있다. 분자 착화합물 형성이 또한 친수성 중합체와 다른 중합체 사이에 발생할 수 있고, 예를 들면 폴리(아크릴산)과 폴리(메타크릴산)과의 폴리(에틸렌 산화물) 하이드로겔 착화합물이다. 마지막으로, 고분자량 친수성 중합체의 얽힘 가교결합을 통한 연결로서, 예를 들면 다작용성 아크릴릭 또는 바이닐 단량체와 혼합된 고분자량 폴리(에틸렌 산화물)를 기준으로 한 하이드로겔이 있다. 상기 논의한 바와 같이, 상기 중합체의 단량체성 성분의 공중합체 또는 공중축합체 및 상기 중합체의 블렌드가 또한 사용될 수 있다.
이들 물질의 적용예가 다음 문헌[Michie, et al., "Distributed pH and water detection using fiber-optic sensors and hydrogels, " J. Lightwave Technol. 1995, 13, 1415-1420; Bownass, et al., "Serially multiplexed point sensor for the detection of high humidity in passive optical networks," Opt. Lett. 1997, 22, 346-348; 및 미국 특허 제 5,744,794 호]에 있다.
중합체 지지체를 구성하는 수지는 적절한 용매중에 용해될 수 있으며, 상기 용매의 예는 비제한적으로 1-메톡시-2-프로판올, 에탄올, 아세톤, 클로로포름, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 아이소프로필 알콜, 2-에톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 메틸렌 클로라이드, 테트라하이드로퓨란, 에틸렌 글라이콜 다이아세테이트이다. 일반적으로 상기 수지를 함유하는 용액중 용매의 농도는 약 70중량% 이상, 바람직하게는 약 75중량% 이상이다.
다른 실시태양에서, 비결정성 플루오로중합체는 퍼플루오로(2-부틸 테트라하이드로퓨란)중 용해될 수 있고 중합체 용액으로부터 얇은 필름이 디스크의 표면상에 침착될 수 있다. 비결정성 플루오로중합체로 이루어진 필름은, 부동화제를 갖는 통상적인 중합체 필름을 완전히 용해시키는 비극성 용매에 균일하게 노출되었을 때, 매우 안정하다. 따라서, 매우 강한 센서 스팟 및 센서 배열이, 이들 물질을 사용하여 만들어질 수 있다(여기서, 비결정성 플루오로중합체 필름이 센서 필름의 상부 또는 하부 또는 양쪽상에 침착되어 센서 필름이 분해되는 것을 막는다).
다른 실시태양에서, 비중합체 센서 필름이 디스크의 표면상에 침착될 수 있다. 이러한 비중합체 필름의 예는 환경의 함수로서 그 반사도 및/또는 투과도를 변화시키는 금속 필름이다.
센서 필름의 중합체 지지체는 바람직하게는 선택된 애널라이트에 대해 투과성이다. 센서 필름은 크기, 즉 분자량; 소수성/친수성; 상, 즉 애널라이트가 액체, 기체 또는 고체인지 아닌지; 용해도; 이온 전하; 또는 콜로이드 또는 미립자 물질의 확산을 억제하는 능력을 기본으로 애널라이트에 대해 선택적으로 투과성이다.
중합체 지지체의 투과성은 중합체 쇄의 자유 체적, 기공도, 배향과 같은 중합체 성질의 물리적 변화에 의해 제공된다. 몇가지 실시태양에 사용된 화학적으로 선택적인 중합체는 특정 애널라이트를 차등적으로 수송할 수 있는 중합체이다. 화학적으로 선택적인 중합체의 예는 비이온성 애널라이트를 수송하고 이온성 애널라이트는 상당히 수송하지 않는 실리콘 중합체를 포함한다.
다른 실시태양에서, 크기-선택적 중합체가 사용될 수 있다. 크기-선택적 중합체는 그 분자 크기 및 분자량의 함수로서 특정 애널라이트를 차등적으로 수송할 수 있는 중합체이다. 예로서 셀룰로스 나이트레이트, 셀룰로스 아세테이트, 및 그 분자크기 및 분자량의 함수로서 애널라이트를 수송하는 마그나-R 중합체가 있다.
하이드로겔이 중합체 지지체로서 사용될 때, 크기 배제(즉, 분자량 또는 콜로이드 또는 미립자 물질의 확산의 억제)를 기본으로 선택적 투과가 가능하다. 마찬가지로, 테플론 AF(Teflon AF)를 사용하여 이온 종에 걸친 작은 비이온성 종의 선택적 확산을 허용할 수 있고, 공중합체는 선택적 소수성/친수성 확산 사양에 맞게 구상될 수 있다(참고: 예를 들면 미국 특허 제 6,500,547 호 및 미국 특허공보 제 2002/0173040 호).
중합체의 더욱 상세한 예가 문헌[Freud, et al., "A chemically diverse conducting polymer-based 'electronic nose' ", Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1995, 92, 2652-2656; Albert, et al., "Cross-reactive chemical sensor arrays," Chem. Rev. 2000, 1000, 2595-2626; Grate, et al. "Handbook of Biosensors and Electronic Noses. Medicine, Food, and the Environment"; E. Kress-Rogers, Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1997; pp 593-612; Grate, et al., "Solubility interactions and the design of chemically selective sorbent coatings for chemical sensors and arrays," Sens. Actuators B 1991, 3, 85-111; 미국 특허 제 6,010,616 호 및 제 6,093,308 호]에 기술되어 있다.
사용될 수 있는 다른 중합체는 상기 중합체와 유기 및 무기 안료; 전도성, 반전도성 및 비전도성 입자; 축합반응에 의해 생성된 무기 졸-겔 물질(유기 성분으로 도핑될 수 있음); 및 다가 전해질(예: 폴리(스타이렌설폰산)으로 접목된 고밀도 폴리에틸렌), 나피온(Nafion, 등록상표명)으로서 듀퐁(Dupont)에서 시판되는 퍼를루오로설포네이트 이오노머 등과 같은 첨가제와의 공중합체, 중합체 블렌드 및 물리적 혼합물을 포함한다.
일단 적절한 중합체 지지체가 선택되면, 화학적 감지 시약, 즉 애널라이트-특이적 시약을 중합체 지지체 안으로 혼입하거나 여기에 적용하여 센서 필름을 생성한다. 애널라이트-특이적 시약으로서 사용된 물질은 당업계에 공지된 염료 및 시약을 센서 물질로서 혼입한다. 본원에 사용된, "애널라이트-특이적 시약"은 비색, 광굴절, 광변색, 열변색, 형광, 탄성산란, 비탄성산란, 편광, 및 물리적, 화학적 및 생물학적 종을 검출하기 위해 유용한 임의의 다른 광학 성질을 나타내는 화합물이다. 애널라이트-특이적 시약은 무기 및 유기 염료 및 안료, 나노결정, 나노입자, 양자 점, 유기 플루오로포어, 무기 플루오로포어 및 유사한 물질을 포함한다.
애널라이트-특이적 시약으로서 사용될 수 있는 유기 화합물의 예는 유기 염료, 유기 플루오로포어, 형광 염료, IR 흡수 염료, UV 흡수 염료, 광변색 염료, 열변색 염료, 및 이러한 목적을 위해 사용될 수 있는 다른 공지된 염료를 포함한다. 염료의 구체적인 예는 로드아민 B, 로드아민 6G, 에오신, 플록신 B 등과 같은 크산틴 염료, 아크리딘 오렌지, 아크리딘 레드 등과 같은 아크리딘 염료, 에틸 레드, 메틸 레드 등과 같은 아조 염료, 포피린 염료, 프탈로사이아나인 염료, 3,3'-다이에틸티아카보사이아나인 요오다이드, 3,3'-다이에틸옥사다이카보사이아나인 요오다이드 등과 같은 사이아나인 염료, 메로사이아나인 염료, 스티릴 염료, 옥소놀 염료, 트라이아릴메테인 염료, 메틸렌 블루, 페놀 블루 등을 포함한다. 브로모티몰 블루 및 브로모크레졸 그린과 같은 pH 감지성 염료를 포함하는 다른 염료가 마찬가지로 사용될 수 있다. 이러한 염료는 목적하는 적용에 따라 단독으로 사용되거나 조합하여 사용될 수 있다. 주어진 적용을 위해 사용된 유기 화합물 및 양의 선택은 유기 화합물의 성질 및 어떠한 용도로 사용하는가에 달려 있다. 예를 들면, 형광 염료는 당업계에 공지된 바와 같이 ppm 차수로 수지 결합제에 첨가될 수 있다.
애널라이트-특이적 시약으로서 사용될 수 있는 형광 물질은 센서 필름상에 특정 소정 위치에 결합하여 특정 광학 파장에 의해 여기될 때 형광을 발한다. 적절한 파장은 약 200nm 내지 약 1100nm, 더욱 바람직하게는 약 300nm 내지 약 1000nm, 가장 바람직하게는 약 350 내지 약 950nm이다. 이들 물질의 비제한적인 예는 하기 표 1과 같다.
Figure 112006035943420-PCT00001
다른 실시태양에서, 특정 소정 위치에 결합하는 비-형광성 애널라이트-특이적 시약이 사용될 수 있다. 이러한 시약은 근적외선(NIR) 흡수 물질과 같은 광흡수성 물질을 포함한다. NIR 흡수성 물질의 예는 카본블랙 및 폴리(스타이렌설포네이트)/폴리(2,3-다이하이드로티에노(3,4-b)-1,4-다이옥신)을 포함한다.
한가지 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약은 약 650nm에서 광을 흡수하는 광흡수성 시약이다. 다른 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약은 약 780nm에서 광을 흡수하는 광흡수성 시약이다. 다른 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약은 약 405nm에서 광을 흡수하는 광흡수성 시약이다. 애널라이트-특이적 시약으로서 사용될 수 있는 다른 적절한 광흡수성 물질의 비제한적인 예 및 적절한 검출 파장은 하기 표 2와 같다.
Figure 112006035943420-PCT00002
애널라이트-특이적 시약으로서 사용될 수 있는 다른 물질은 열변색 화합물을 포함한다. 열변색 화합물의 예는 마츠이-칼라(Matsui-color)에서 시판중인 몇가지 염료를 포함한다. 또한 프탈로사이아나인 염료, 코발트 또는 백금 착화합물/킬레이트, 몇가지 VAT 염료(예: 안트라퀴논 및 메틸렌 블루), 니그로신 화합물(예: 케이스톤 블랙(keystone Black) R 또는 아니록스(Anirox)), 및 특히 도핑된 형태의 공액 중합체/올리고머(폴리아닐린, 폴리페닐렌, 폴리티오펜, 폴리피롤 및 이들의 유도체)와 같은 IR 흡수성 화합물을 포함한다.
열-흡수성 화합물을 또한 애널라이트-특이적 시약으로서 사용할 수 있다. 열-흡수성 화합물의 예는 실온 액정을 포함하는 마이크로캡슐화 분사성 액정을 포함한다. 이들은, 예를 들면 넓은 범위의 전이온도로 리퀴드 크리스탈 리소스 인코포레이티드(Liquid Crystal Resources, Inc.)에서 시판중이다. 실온 액정의 예는 리퀴드 크리스탈 리소스 인코포레이티드로부터 시판되는 SPC/R25C5W이다.
또한, 감온성 산란 화합물을 본 발명에 따라 사용할 수 있다. 감온성 산란 화합물의 예는 실온에서 임계 농도 바로 위의 매트릭스중 염, 및 실온에서 낮은 임계 용액 온도(LCST) 아래에 있는 중합체 블렌드를 포함한다.
그 굴절지수에서 변화를 겪는 물질이 또한 애널라이트-특이적 시약으로서 사용될 수 있다. 굴절지수 변화를 겪는 물질의 예는 액정 중합체, 홀로그래픽 데이터 저장을 위해 개발된 중합체(여기서 그 굴절지수 또는 복굴절은 온도가 증가할 때 변화한다)를 포함한다.
상기 언급한 바와 같이, 애널라이트-특이적 시약은 또한 나노결정, 나노입자 및 양자 점을 포함하고 당업자에게 공지되어 있다. 적절한 나노결정은 비제한적으로 MoS2, ZnO, Si, CdTe, 및 Ge로 이루어진 것을 포함한다. 적절한 나노입자는 비제한적으로 Cu, SiO2, 및 LaB6로 이루어진 것을 포함한다. 본원에서 사용한 바와 같이 양자 점은 비제한적으로 PbS, CdSe, 및 PbSe로 이루어진 것을 포함한다.
상기 언급한 바와 같이, 애널라이트-특이적 시약은 합성중 중합체 지지체 안으로 혼입되거나 또는 미리-형성된 중합체 지지체에 별도로 적용될 수 있다. 생성된 센서 필름은 도장, 분사, 스핀-코팅, 딥핑, 스크린-프린팅 등을 포함하는 수많은 기술중 임의의 것을 사용하여 광학 저장 매체 기판의 표면상에 코팅될 수 있다. 예를 들면, 한가지 실시태양에서, 중합체 지지체 및 애널라이트-특이적 시약은 상대적으로 휘발성 유기 용매중에 용해되고, 상기 용매는 광학 데이터 저장 디스크를 향해 실질적으로 불활성이고(용매가 광학 데이터 저장 디스크를 공격하지 않거나 달리 악영향을 미치지 않음을 의미한다), 상기 센서 필름의 용액은 광학 저장 매체 기판의 표면에 직접 적용된다. 일반적으로, 용매중 플라스틱 센서 필름의 농도는 약 1 내지 약 25중량%, 바람직하게는 약 10 내지 약 20중량%이다.
몇가지 경우, 광학 저장 매체 기판에 적용된 센서 필름은 불연속 센서 영역, 즉 센서 스팟을 형성하도록 처리될 수 있다. 이러한 적용방법은 당업자에게 공지되고 물리적 마스킹 시스템 및 네가티브 및 포지티브 포토레지스트 적용을 포함한다.
일반적으로, 물리적 마스킹 시스템이 광학 저장 매체의 표면의 비마스킹된 영역을 변형하기 위해 사용된다. 이러한 마스크는 그 전체를 통해 배치된 하나 이상의 구멍 또는 그 안에 배치된 개구부를 포함한다. 하나 이상의 구멍 또는 개구부 각각은, 예를 들면 실질적으로 원형, 장방형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 더욱 복잡한 형상일 수 있다. 마스크는 다수의 구멍 각각을 통해 통과하는 광이 광학 저장 매체의 표면의 소정의 위치를 접촉하지 않도록 선택적으로 보호되거나 차폐되도록 광학 저장 매체의 표면에 인접하게 배치된다. 셔터가 마스크 위에 배치될 수 있다. 셔터는 광이 개방/폐쇄에 의해 광학 저장 매체의 표면을 선택적으로 접촉하도록/접촉하지 않도록 하는 기계적 장치이다. 한가지 예에서, 약 1 내지 약 10mm의 개구부를 갖는 마스크를 광학 저장 매체의 표면상으로 적용할 수 있다. 광, 예를 들면 UV 광을 이어서 마스크를 통해 적용하여 목적 크기 및 형상의 센서 스팟을 생성하는 반응을 촉매한다. 변형된 영역은 제품의 표면을 걸쳐 두께 및 형상 면에서 상이할 수 있다. 일반적으로 마스크는 판, 시트, 필름, 코팅 등을 포함한다.
네가티브 레지스트 실시태양에서, 에널라이트-특이적 시약은 센서 필름 안에 분산된 메틸렌 블루와 같은 감광성 염료일 수 있다. 필름이 포토마스크를 통해 광으로 조사되면, 조사된 염료 분자는 파괴되거나 아니면 센서로서 비효율적인 상태로 전환된다. 남아 있는 활성 염료는 센서 스팟을 형성한다.
포지티브 레지스트 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약은, 예를 들면 빛에 견디는 잔기를 함유하는 불활성 형태로 코팅중에 분산된다. 빛을 조명하면, 상기 시약은 센서의 작동을 위해 필요한 활성 형태로 전환된다. 센서의 크기 및 형상은 다시 포토마스크를 통해 전개되도록 허용되는 광에 의해 결정될 것이다. 포지티브 및 네가티브 포토레지스트 화학 및 방법론의 다른 예가 공지되어 있으며 다음 문헌에 개시된 것을 포함한다: 문헌[Tetrahedron Letters, No. 12, pp 1029-1030, 1979; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol 96, pp 1193-1200, February 1999; Tetrahedron Letters, 40, pp 1441-1444, 1999; Synthesis, pp 1-15, January 1980; 미국 특허 제 6,472,541 호 및 미국 특허 출원공보 제 20030186427 호 및 제 20030144499 호]. 상기 문헌에 개시된 임의의 빛에 견딜 수 있는 보호기가 센서 적용에서 전구체 또는 시약으로서 유용할 것으로 고려된다. 광의 사용을 통한 것 이외의 수단에 의해 제거될 수 있는 다른 보호기가 당업계에 공지되어 있다. 미국 특허 제 5,625,081 호에 개시된 한가지 예는 보호된 형광 염료로서, 여기서 아실옥시 보호기는 수성 암모니아의 사용에 의해 제거된다.
다른 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약은 미리 형성된 중합체 지지체에 적용된다. 이들 경우, 애널라이트-특이적 시약은 비제한적으로 잉크-젯 프린팅, 미세배열, 로봇 스팟팅, 스크린 프린팅 등을 포함하는 당업계에 공지된 방법에 의해 미리 형성된 중합체 지지체에 적용될 수 있다. 후속적 단계에서, 애널라이트-특이적 시약을 갖는 필름은 목적 크기 및 형상의 센서 스팟을 생성하는 반응을 촉매하기 위해 물리적 마스킹 시스템과 조합하여 빛으로 조명된다.
몇가지 경우, 접착제를 광학 저장 매체 기판의 표면에 적용하고 이어서 접착제에 센서 필름을 적용하여 광학 저장 매체 기판에 대한 센서 필름의 접착성을 향상시킬 수 있다. 이러한 적용을 위해 적절한 접착제는 바람직하게는 투명하고 당업자에게 공지되어 있다. 적절한 접착제의 한가지 예는 DIC로부터의 다이큐어(Daicure) 2200과 같은 CD 락커이다. 센서 필름을 광학 저장 매체에 결합하기 위해 사용될 수 있는 다른 적절한 접착제는, 광학 저장 매체(10)에서 접착제 층(30)으로서 사용하기에 적절한 것으로 기술된 것을 포함한다(도 1에 도시됨). 접착제의 코팅은 도장, 분사, 스핀-코팅, 딥핑, 스크린-프린팅 등과 같은 당업자에게 공지된 방법에 의해 적용될 수 있다. 이러한 경우, 접착제는 DVD와 같은 광학 저장 매체 기판의 데이터 측상으로 스핀-코팅된다.
감압성 접착제가 몇가지 실시태양에서 사용될 수 있다. 광학 저장 매체 기판 및 센서 필름은 감압성 접착제를 센서 필름의 하나의 표면에 적용하고, 이어서 광학 저장 매체 기판을 감압성 접착제와 포지티브 압력하에 접촉시킴으로써 접촉된다. 감압성 접착제는 아크릴릭, 바이닐 아크릴릭, 스타이렌 아크릴릭, 우레탄 아크릴릭, 부틸 아크릴레이트 및 기타 아크릴릭 유화액 또는 가교결합된 알킬 아크릴릭 에스터와 같은 수계 접착제, 고무계 접착제(예: 스타이렌-부타다이엔-스타이렌 공중합체를 기본으로 한 것), 에폭사이드, 실리콘계 접착제(예: 실리콘 수지와 폴리다이오가노실록세인의 블렌드)일 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 사용하기에 적절한 수계 아크릴릭 중합체 유화액 감압성 접착제는 솔루티아(Solutia)로부터 겔바(Gelva) GME 2234, 내셔날 스타치 & 케미칼 캄파니(National Starch & Chemical Co.)로부터 72.9292, 및 롬 & 하스 캄파니(Rohm & Haas Co.)로부터 Phoplex N-500을 포함한다. 본 발명의 방법에 따라 사용하기에 적절한 용매계 감압성 접착제는 솔루티아로부터 겔바 GMS 1753 및 내셔날 스타치 & 케미칼 캄파니로부터 듀로탁(Durotak) 80-1058, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 수계 및 용매계 액체 감압성 접착제를 표준 코팅 방법(메이어(Meyer) 봉, 그라비어, 나이프 오버-롤 및 3 및 4-롤 역 롤 코팅을 포함)을 사용하여 플라스틱 보호 필름의 움직이는 웹에 적용하여 접착제-코팅된 플라스틱 센서 필름을 형성할 수 있다. 일반적으로, 감압성 접착제-코팅된 플라스틱 센서 필름을 건조시키고 적절한 크기 및 형상으로 절단하고, 이어서 광학 저장 매체 기판의 표면과 접촉한다. 플라스틱 센서 필름, 감압성 접착제 및 광학 저장 매체 기판을 포함하는 결과 샌드위치 구조물을 라미네이터를 통해 통과시켜 광학 저장 매체 기판에 대한 플라스틱 센서 필름의 양호한 접착력을 보장한다.
한가지 실시태양에서, 감압성 접착제-코팅된 플라스틱 센서 필름은 감압성 접착제를 보호하기 위해 실리콘 코팅된 받침에 적층된다. 이 적용에서, 상기 받침을 제거하여 감압성 접착제를 노출시키고, 센서 필름을 광학 저장 매체 기판에 적용하기 위해 사용한다. 이들 감압성 접착제를 또한 도 1에 도시한 바와 같이 광학 저장 매체(10)의 접착제 층(30)으로서 사용할 수 있다.
한가지 실시태양에서, 접착제 층을 센서 필름의 조각을 광학 저장 매체 기판에 적용한 후 경화시킨다. 코팅된 광학 저장 매체 기판을 일반적으로 UV 광원으로 조명하여 접착제를 경화시킨다. 접착제는 또한 열, 공기 및/또는 물과의 반응, 또는 반응 부산물의 제거로 경화될 수 있다. 적절한 UV 광원의 예는 나선형 램프를 갖는 제논 코포레이션(Xenon Corp.) RC747 펄스 UV/Vis 시스템을 포함한다. 약 0.5J/cm2의 빛 에너지에서 UV 광원에 노출시 경화시간은 약 0.5초 내지 약 10초이고, 약 1초 내지 약 5초가 바람직하다. 한가지 실시태양에서, 경화시간은 약 2초이다. 생성된 필름/광학 저장 매체 기판 구조물은 투명하고 센서 필름과 광학 저장 매체 기판 사이의 양호한 접착력을 갖는 양호한 품질을 갖는다. 부가적인 광원이 또한 이러한 목적에 사용될 수 있다. 부분적 리스트는 하기 표 3과 같다.
Figure 112006035943420-PCT00003
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 센서 필름은 광학 저장 매체 제품의 전 표면에 적용될 수 있고, 이후 생성된 센서가 불연속 위치, 즉 센서 스팟에서 애널라이트-특이적 시약을 함유하도록 처리된다. 다른 실시태양에서, 본 발명의 센서 필름을 광학 저장 매체 기판의 소정 영역상에 위치시킬 수 있다. 센서 필름의 사용은 이렇게 센서 스팟의 대량 생산을 허용하고, 관심 유체에 노출시키기 전 디스크의 선택된 영역상에 위치될 수 있다.
센서 필름은 또한 편평화제, 표면 활성제, 틱소트로프제 등, 반응산물 및 상기 첨가제중 하나 이상을 포함하는 조합과 같은 다양한 첨가제를 선택적으로 함유한다. 광학 저장 매체의 물질은 광학 저장 매체 기판의 표면상 애널라이트-특이적 시약 및 필름의 보유를 위해 요구되는 성질을 제공하도록 선택되고/선택되거나 변형될 수 있다. 이러한 변형은 비제한적으로 상이한 공중합체 물질, 첨가제, 말단캡핑의 사용 및 당업계에 공지된 다른 변형을 포함할 수 있다.
다른 실시태양에서, 본 발명의 센서 필름은 또한 제 2 투명 플라스틱 필름에 적용될 수 있고, 이어서 광학 저장 매체 제품에 적용된다. 이렇게 제 2 투명 플라스틱 필름은 필름의 한쪽 측면에 부착된 그 고유의 접착제 층을 가질 수 있다. 투명 필름상의 센서 필름의 구조는 광학 저장 매체 기판에 센서 필름을 적용하기 전후 애널라이트에 노출될 수 있다.
몇가지 경우, 센서 필름을 투명 필름에 부착하고, 이어서 광학 저장 매체 기판에 부착할 수 있다. 이 경우, 센서 필름은 투명 필름의 상부에 있고 환경에 노출되며, 투명 필름은 광학 저장 매체 기판과 센서 필름 사이에 있다. 이러한 실시태양에서, 센서 스팟은 주기적으로 환경에 노출될 수 있고, 반응의 동역학을 따르기 위한 알맞은 때에 판독이 수득될 수 있다.
또 다른 실시태양에서, 투명 필름에 부착된 센서 필름을, 센서 필름이 투명 필름과 광학 저장 매체 기판 사이에 있도록 광학 저장 매체 기판에 적용할 수 있다. 이러한 실시태양에서, 센서 스팟은 한번 환경에 노출되고 환경에 노출된 투명 필름을 가짐으로써 보호된다.
상기 실시태양에 사용될 수 있는 접착제 층을 갖는 투명 플라스틱 필름의 예는 스콧치 테이프로서 로베트 브랜드(Lovett Brand)에 의해 시판되는 것과 같은 시판되는 테이프를 포함한다. 필름을 DVD 또는 CD에 부착하고 균일하게 분포된 압력을 필름에 적용한다. 생성된 필름/DVD 구조물은 투명하고 품질이 양호하다.
다른 실시태양에서, d-스킨 LLC로부터 d-스킨 또는 모델 CLR-33과 같은 CD 내긁힘 보호 필름을 포함하는 미리 형성된 투명 플라스틱 원형 필름을 사용할 수 있고 전체 디스크상에 위치될 수 있다. 다른 적절한 필름은 퀴에브 테크놀로지즈, 인코포레이티드(Quieve Technologies, Inc.)로부터 시판된다. 이러한 필름을 상기한 바와 같이 접착제를 사용하여 광학 저장 매체 기판에 부착할 수 있다. 일단 필름이 적용되면, 애널라이트-특이적 시약을 함유하는 센서 영역을 투명 원형 필름상에 적용할 수 있다. 센서 필름은 광학 디스크에 적용하기 전 투명 플라스틱 필름에 적용될 수 있다. 이러한 식으로, 센서 영역을 갖는 투명 플라스틱 필름을 관심 샘플에 노출시키고 이어서 분석을 위해 광학 디스크상에 적용시킬 수 있다.
다른 실시태양에서, 센서 필름의 침착은 접착제와 같은 임의의 중간 층 없이 바람직하게 수행된다. 이러한 침착은 적절한 용매(예를 들면, 1-메톡시-2-프로판올, 아이소프로필 알콜, 에틸 알콜, 에탄올, 및/또는 2-프로판올)로 광학 저장 매체 기판의 표면을 습윤화하고 시약을 함유하는 센서 필름의 영역의 침착에 의해 달성된다. 필름의 예는 브로모티몰 블루 또는 브로모크레졸 그린과 같은 pH 시약을 갖는 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 필름이다. 이 필름은 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 중합체를 1-메톡시-2-프로판올중에 적절한 중합체 농도로 용해시켜 형성될 수 있다. pH 시약을 첨가하고, 필름들을 중합체 용액을 편평한 불활성 광학 저장 매체 기판(예: 광학 저장 매체)상으로 코팅함으로써 생성할 수 있다. 예를 들면, 적절한 중합체 농도로 1-메톡시-2-프로판올중 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 중합체를 센서 스팟상에 스핀-코팅하여 이들을 디스크에 고정시킬 수 있다.
선택적으로, 디스크의 표면은 접착력을 촉진시키기 위해 센서 스팟을 위치시키기 전에 1-메톡시-2-프로판올과 같은 적절한 용매를 사용하여 습윤화될 수 있다.
또 다른 실시태양에서, 상기 미리 형성된 필름으로부터 잘라 낸 다중 센서 스팟을 균일한 외부 압력으로 간단한 정전 접착에 의해 광학 매체에 부착한다. 몇가지 경우, 이렇게 매체에 압력 및 정전 접착에 의해 부착된 센서 스팟은 제어된 열 단련에 의해 추가로 그 위치에서 부동화된다. 센서 스팟을 갖는 광학 매체상의 부분은 적외선에 선택적으로 노출되어 스팟의 온도를 중합체 매트릭스의 유리 전이 온도(Tg) 초과로, 그러나 폴리카보네이트의 Tg 미만으로 올리고 이어서 상온까지 냉각시킨다.
또 다른 실시태양에서, 가교결합제를 사용하여 센서 필름을 지지 매체와 교차반응시키고, 예를 들면 UV-활성화 가교결합제가 사용될 수 있다. 이러한 실시태양에서, 시약을 용매중 시약 용액으로부터 센서 필름의 중합체 매트릭스 기재 안으로 부동화시킨다.
센서 스팟의 디스크와의 접착력은, 제어된 UV 노출로 디스크의 표면 전처리, 승온에서 화학적 표면 전처리 또는 후침착 단련, 또는 용매-풍부 분위기에서 단련에 의해 상기 침착 기술 대부분에서 향상될 수 있다.
일단 수득되면, 본 발명에 따른 센서 스팟을 갖는 디스크는 관심 애널라이트의 검출을 위한 샘플에 노출된다. 예를 들면, 브로모티몰 블루 또는 브로모크레졸 그린과 같은 pH 감지 시약이 사용될 때, 센서 스팟은 암모니아를 포함하는 증기 또는 액체에 노출될 수 있고 센서는 알칼리성 증기의 존재 및 그 양을 확인하기 위해 판독된다. 이러한 필름을 광학 저장 매체 기판상에 두고 애널라이트에 노출시킬 수 있거나, 또는 이러한 필름을 애널라이트 함유 샘플에 노출시키고 광학 저장 매체 기판상에 위치시킬 수 있다.
환경 오염물질, 공해물질, 용매 등과 접촉할 때 센서 스팟 보전성이 열화되는 문제점을 감소시키기 위해, 본 발명의 한가지 실시태양에서 부가적인 얇은 내용매성 오버레이어를 센서 스팟상에 적용한다. 이러한 오버레이어는 센서 스팟을 열화되지 않게 보호한다. 오버레이어는 화학적 결정에서 선택성의 향상을 촉진시키는 상이한 접착제를 함유할 수 있다. 오버레이어 자체는 오버레이어를 통해 감지 층까지 통과하는 종에 선택적 막으로서 작용할 수 있다.
적절한 내용매성 오버레이어는 액체 또는 기체 형태로 애널라이트에 대해 투과성이지만 환경 오염물질, 공해물질 및 용매에 대해서는 불투과성이고 저항성이다. 따라서, 내용매성 오버레이어는 문제의 애널라이트의 투과를 허용하되 오염물질이 센서로 들어가는 것은 방지하는 선택적 막으로서 작용한다. 상기 언급한 바와 같이, 오버레이어는 별도의 투명 필름일 수 있다. 몇가지 경우, 내용매성 오버레이어를 전체 디스크에 균일하게 적용하고 센서 스팟을 제 위치에 유지하기 위해 사용할 수 있다.
다른 실시태양에서, 센서 필름을 관심의 유체에 노출하고 보호 오버레이어를 센서 스팟상에 적용하여 환경 영향을 감소시키고/감소시키거나 센서 스팟의 회복 시간을 증가시켜 광학 저장 매체 드라이브에서 센서 스팟의 측정을 허용한다. 이러한 경우, 센서 필름을 광학 저장 매체 기판에 적용하기 전 또는 후에 관심의 유체에 노출시킬 수 있다.
한가지 실시태양에서, 내용매성 오버레이어는 상표명 테플론(등록상표명) AF하에 시판되는 테트라플루오로에틸렌(TFE) 및 퍼플루오로-2,2-다이메틸-1,3-다이옥솔(PDD)의 랜덤 공중합체이고, 테플론(등록상표명) AF의 사용에 대해서는 문헌[Lowry, et al., "Optical Characteristics of Teflon AF Fluoroplastic Materials", Opt. Eng. 1992, 31, pp. 1982-1985]에 논의된다. 다른 내용매성 오버레이어는 상표명 나피온(등록상표명)하에 시판되는 퍼플루오로설포네이트 이오노머 및 물에 불용성인 폴리(하이드록시에틸메타크릴레이트)와 같은 하이드로겔을 포함한다. 내용매성 오버레이어로서 사용될 수 있는 다른 적절한 하이드로겔은 센서 필름의 중합체 지지체로서 사용하기 위해 적절한 물질로서 상기한 선택적 투과성 성질을 갖는 것을 포함한다.
한가지 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약은 투명 필름상에 부동화되어 센서 스팟을 형성한다. 이러한 실시태양에서, 하나 이상의 센서 스팟을 갖는 센서 필름을 유체 또는 증기와 같은 샘플에 노출하고, 후속적으로 센서 필름을 광학 저장 매체 드라이브에서 판독을 위한 광학 저장 매체에 부착한다.
샘플에 노출 후, 애널라이트-특이적 시약의 판독을 광학 저장 매체 드라이브 안에서 수행할 수 있다. 광학 드라이브는 센서 스팟의 물리적 그리고 화학적 성질에서 변화를 검출할 수 있다. 센서 장치를 광학 저장 매체 드라이브 안에 두고, 애널라이트의 존재 또는 부재를 결정하기 위해 애널라이트-특이적 시약의 성질을 분석할 수 있다. 바람직하게는, 애널라이트-특이적 시약을 함유하는 광학 저장 매체의 판독을 광학 저장 매체 기판의 통상적인 판독시 광학 저장 매체 드라이브 안에 사용된 레이저를 사용하여 수행할 수 있다.
광학 저장 매체로부터 제공된 정보는 화학적/생물학적 및 비-화학적/비-생물학적 성질 모두를 갖는다. 센서 스팟은 테스트마다의 변화를 최소화하는 평균 신호를 제공할 수 있다. 스팟의 배열은 테스트마다의 변화를 최소화하는 평균 신호를 제공할 수 있다.
하나의 실시태양에서, 각 센서 스팟은 다수의 피트/랜드 영역을 커버한다. 센서 영역의 이러한 특징은, 노이즈에 대한 신호의 비를 향상시키기 위해 동일한 센서 스팟의 상이한 영역에 걸친 신호를 평균내는 능력을 제공한다. "커버"라는 용어는 광학 저장 매체 기판의 레이저 입사 표면과 피트 및 랜드를 함유하는 데이터 층 사이에 위치된 스팟을 말한다. 이러한 스팟은 코팅 층 안에 위치하며, 피트/랜드 층에 반드시 인접할 필요는 없고, 오히려 특정 피트/랜드 영역까지의 레이저의 광학 경로에 위치할 수 있다.
특정 애널라이트의 상응하는 농도를 완성하기 위해 반응하는 상이한 농도의 화학적 시약을 함유하는 센서 스팟의 배열이 또한 사용될 수 있다. 센서 스팟의 배열은 애널라이트 및 환경의 물리적 및 화학적 성질에 반응하는 상이한 화학적 시약을 함유한다. 몇가지 경우, 센서 스팟의 배열은 촉매반응되는 화학적 시약을 함유하고 광학 드라이브로부터 자극(즉, 빛)이 있을 때 반응을 개시한다.
검출은 또한 동일한 센서 스팟으로부터 시간이 지날수록 수행되어 반응 동역학에 관한 정보를 제공할 수 있다.
또 다른 실시태양에서, 센서 스팟의 배열은 환경의 비화학적 파라미터를 검출한다. 이러한 파라미터의 비제한적인 예는 물리적, 기계적, 유전적, 전기적, 자기적 및 기타 비화학적 파라미터를 포함한다. 더욱 구체적인 예는 온도, 점도, 압력, 산화-환원 포텐셜, 투과성, 분자량, 기공도, 소수성, 표면 에너지, 용액 전도성 등이다.
플루오로포어가 애널라이트-특이적 시약으로서 사용된 경우, 플루오로포어의 여기 파장은, 다양한 이용가능한 광원 또는 광학 매체의 통상적인 판독기/기록기에 사용된 레이저 다이오드의 작동 범위 안에 있다. 한가지 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약의 판독(여기)은 레이저 다이오드를 사용하여 수행될 수 있다. 선택적인 실시태양에서, 애널라이트-특이적 시약의 판독이 광학 저장 매체 드라이브의 외부에서 수행된다. 센서 필름을 갖는 디스크를 판독하기 위해 사용될 수 있는 광학 매체 판독기의 하나의 실시태양이 하기 논의되지만, 당업계에 공지된 임의의 광학 매체 판독기를 사용하여 본 발명의 방법이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
센서 필름을 갖는 디스크를 판독하기 위해 사용될 수 있는 통상적인 광학 판독기는 트랙킹 기전에 부착된 광학 판독/기록 픽-업 기전을 함유한다. 일반적으로, 광학 판독/기록 헤드 및 트랙킹 기전 모두가 작업중 스피닝 광학 저장 매체 기판의 표면에 인접하게 위치된다. 광학 판독/기록 헤드는 레이저 다이오드 등과 같은 광원을 포함하고, 레이저 광 등과 같은 인코딩/비인코팅된 광을 광학 저장 매체 기판의 표면에 전송하기 위해 작동할 수 있다. 광학 판독/기록 헤드는 또한 광학 저장 매체 기판의 표면으로부터 레이저 광 등과 같은 인코딩/비인코딩된 광을 수용하기 위해 작동가능한, 광다이오드 등과 같은 광 수용 장치를 포함한다. 세미-반사 거울, 빔 스플리터 등의 반사 부재 및 초점 렌즈 또는 기타 초점 광학장치가 광을 전송하고/전송하거나 광을 광학 저장 매체 기판의 표면으로부터 수용하기 위해 사용될 수 있다.
광학 판독/기록 헤드를 사용하여, 애널라이트-특이적 시약 및 데이터를, 트랙킹 기전 및 광학 판독/기록 헤드의 선택적 위치를 통해 광학 저장 매체 기판의 표면의 소정의 부분으로부터 판독할 수 있다. 일반적으로, 트랙킹 기전은 하나 이상의 가이드 레일에 이동가능하게 부착된 픽-업 캐리어 어셈블리를 포함하고, 그 일부가 실로 꿰매질 수 있다. 서보 모터 등과 관련하여, 하나 이상의 가이드 레일이 광학 저장 매체 기판의 표면에 대해, 트랙킹 기전 및 광학 판독/기록 헤드를 선형으로 움직이기 위해 작동가능하다. 판독은 환경 샘플에 노출되기 전 센서 스팟의 측정 단계 없이, 환경적 샘플에 노출 후 센서 스팟으로부터 수행될 수 있다. 선택적으로, 일단 센서 스팟을 갖는 광학 저장 매체 제품의 바탕선 판독이 수득되면, 특정 애널라이트의 존재를 결정하기 위해 센서 스팟을 환경적 샘플과 같은 샘플에 노출시킬 수 있다. 애널라이트가 존재하고 애널라이트-특이적 시약과 반응하는 경우, 애널라이트-특이적 시약과의 반응은 광 투과성, 산란, 편광, 광학 경로 길이 또는 이들 파라미터의 조합을 광학 저장 매체 제품으로부터 변화시키고 이로써 문제의 애널라이트의 존재를 입증하는 신호를 제공한다. 동일한 화학 조성을 갖고 동일한 환경 파라미터의 측정을 위해 제공된 센서 스팟들을 상이한 시간 동안 환경 파라미터에 노출시켜 측정시 향상된 정량화를 수득하고, 여기서 하나 이상의 센서 스팟은 환경 파라미터에 노출되지 않고 바탕선 판독 역할을 한다.
센서 스팟이 필름상에 위치되는 실시태양에서, 스팟을 처음에 샘플에 노출시키고 판독을 위해 디스크상에 위치시킨다. 문제의 애널라이트의 존재는, 문제의 애널라이트에 대해 유사한 센서 스팟의 이용가능한 응답 커브로부터 센서 스팟의 응답으로부터 결정된다.
또한, 상기 언급한 바와 같이, 센서 필름은 하나 이상의 센서 스팟을 가질 수 있다. 동일한 화학적 조성을 갖고 동일한 환경적 파라미터의 측정을 위해 제공된 센서 스팟들을 상이한 시간 동안 환경적 파라미터에 노출시켜 측정시 향상된 정량성을 수득하고, 이때 하나 이상의 센서 스팟은 환경 파라미터에 노출되지 않고 바탕선 판독 역할을 한다.
상기 본 발명의 센서 필름의, 광학 판독기에서 판독되는 광학 저장 매체 제품으로의 적용에 관해 기술하였지만, 다른 실시태양에서 센서 필름을 다른 기판에 적용하고 다른 방법을 사용하여 판독할 수 있다. 적절한 기판은 센서 스팟의 레이아웃과 매칭되는 기하학을 갖는 임의의 플라스틱 또는 유리 기판을 포함한다. 상기 기판은 센서 필름 또는 투명 필름을 위한 지지체를 제공한다. 유용한 기하학의 예는 디스크 기하학, 정사각형 기하학 및 스트립 기하학을 포함한다. 이 경우, 센서 필름상의 센서 영역을 관심의 샘플에 노출시키고 임의의 이용가능한 반사 또는 투과 검출기에 의해 분석할 수 있다. 이러한 검출기의 비제한적인 예는 UV-가시적 분광계(예: 휴렛 팩커드(Hewlett Packard) 모델 8452A(다이오드 배열 분광계)) 소형 광도계 및 분광광도계(예: 오션 옵틱스(Ocean Optics) 모델 USB2000, 하크(Hach) 모델 DR-2010, 하크 모델 890, 메르크 리플렉토퀀트(Merck Reflectoquant)), 및 당업자에게 공지된 다른 유사한 검출기를 포함한다. 이러한 경우, 광학 저장 매체 기판 이외의 기판이 사용될 수 있다.
본 발명을 이제 하기 실시예를 참고로 더욱 구체적으로 기술할 것이다. 하기 실시예는 예시 및 설명의 목적으로 제시되었음을 주목해야 한다; 즉, 본 발명의 내용을 개시된 정확한 형태에 속박하거나 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예 1
시약 필름을 미리 형성된 필름상에 부동화하여 시험 스팟이 대량으로 생성되도록 하고 이어서 관심 유체에 노출시키기 전 디스크의 선택적 영역상에 위치되게 하였다.
사용된 투명 플라스틱 필름은 필름의 한쪽 면에 감압성 접착제 층이 부착되었다(3M 9483 광학적으로 투명한 접착제 필름, 10mil.). 필름을 DVD에 부착하고 균일하게 분배된 압력을 상기 필름에 적용하였다. 생성된 필름/DVD 구조물은 투명하고 품질이 양호하였다. DVD를 광학 드라이브 안에서 스크리닝하고 분석 결과를 도 2에 나타내며 이는 코팅된 필름을 갖는 경우와 갖지 않는 경우 DVD의 영역으로부터 생성된 신호를 입증한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 투명 필름은 필름을 갖는 DVD의 분석시 큰 신호 변화를 만들었다. 이러한 큰 신호 변화는 이러한 필름이 DVD 센서를 위한 지지체로서 사용되지 않도록 하였다.
이어서 제 2 디스크를 제조하였다. 접착제 층을 우선 DVD에 적용하였다. 사용된 접착제는 DIC로부터 시판되는 CD 락커 다이큐어 2200이었다. 다이큐어 2200의 코팅을 DVD의 데이터 측면상에 스핀-코팅하였다. 시약 필름의 조각을 이어서 락커에 적용하였다. 코팅된 DVD를 제논 코포레이션 RC747 플래쉬 램프를 사용하여 2초 동안 UV로 조명하였고 락커를 경화시켰다. 생성된 필름/DVD 구조물은 투명하였고 시약 필름과 DVD 사이의 양호한 접착력을 갖는 양호한 품질을 가졌다.
부가적인 필름층을 하기와 같이 형성하였다. 필름의 한쪽 측면에 접착제 층이 부착된 투명한 플라스틱 필름을 선택하였다(루벳 브랜드 스콧치 테이프). 적절하게 사이징된 시약 필름을 DVD에 부착하고 균일하게 분배된 압력을 상기 필름에 적용하였다. 생성된 필름/DVD 구조물은 투명하고 품질이 양호하였다. DVD를 광학 드라이브에서 스크리닝하고 분석 결과를 도 3에 나타내며, 여기서 신호는 코팅된 필름을 갖는 경우 그리고 갖지 않는 경우 DVD의 영역으로부터 생성되었다. 필름은 필름을 갖는 DVD의 분석시 단지 작은 신호 변화를 만들었다. 따라서, 이러한 필름은 본 발명에 따라 애널라이트-감지 물질과 함께 사용하기에 적절하였다.
이어서 디스크에 접착제 층으로 부착된 투명 필름을 알콜계 용매중 분산된 낮은 양의 흡수 물질(이 경우 카본블랙)을 적용하여 변형시켰다. 흡수 물질을 드로-코팅 방법(draw-coating method)을 사용하여 필름의 중심을 통해 1-mm 폭 라인으로서 적용하였다. 측정을 다한 후, 흡수 물질을 기존의 낮은-흡수 라인보다 흡수 물질의 적재량의 약 두배로 1-mm 폭 라인으로서 다시 적용하였다. 도 3은 흡수 물질을 상이한 흡수량으로 사용하여 변형된 필름의 영역으로부터 신호 변화의 증가하는 양을 나타낸다. 신호 수준 0, 1 및 2는 필름으로부터 흡수도 없음(신호 0) 및 증가하는 흡수도 값(신호 1 및 2)에 상응한다.
실시예 2
알콜계 용매중 분산된 카본블랙은 감소하는 농도로 광학 디스크상으로 부동화되어 시험 스팟이 상이한 흡수도 수준을 갖도록 한다. 흡수 필름의 흡수도 수준은 광학 디스크상의 스팟당 카본 블랙 안료의 양에 의해 제공되었다. 광학 디스크를 광학 드라이브(파이오니아(Pioneer) DVD 드라이브, 모델 115)에서 스크리닝하였다. 도 4A에 묘사된 바와 같이, 미리 형성된 투명 플라스틱 원형 필름(CD 보호 필름 모델 CLR-33)을 전체 디스크상에 위치시켰다. 필름을 도 4B에 "X"로서 묘사된 바와 같이 필름(CD 보호 필름 모델 CLR-33)을 갖춘 접착제를 사용하여 필름의 내부 가장자리에 부착하였다.
생성된 필름/광학 저장 매체 구조물은 투명하고 품질이 양호하였다. CD를 상기 필름으로 흡수 영역상 상부에서 다시 스크리닝하고 분석 결과를 도 5에 나타내고, 이때 신호를 부착된 필름이 있는 경우와 없는 경우 광학 디스크상에서 증가하는 흡수도의 영역으로부터 수득하였다. 오버코트 필름을 갖는 경우와 갖지 않는 경우 영역에 대해 수득된 흡수도-관련 광학 디스크 신호 사이의 상관관계를 도 6에 나타냈다.
다음, 미세하게 분산된 카본 블랙을 포함하는 광-흡수 영역을 오버코트 필름상에 적용하였다. 카본 블랙을 알콜계 용매 안에 분산시키고 드로-코팅 방법을 사용하여 미리 형성된 투명 필름상으로 적용하였다. 신호를 상기와 같이 광학 드라이브 안에서 수득하였다. 흡수 영역을 갖지 않는 경우(바탕선)와 흡수 영역을 갖는 경우(NIR 흡수제로서 카본블랙을 사용함) 오버코트 필름으로부터 수득된 신호의 예를 도 7에 나타냈다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 오버코트 필름은 상당한 신호 감쇠를 나타내지 않았고 따라서 센서 필름의 침착에 대해 지지체로서 적당하였다.
두가지 수준의 흡수 물질을 오버코트 필름상에 적용하여, 상이한 수준의 측정된 흡수도를 생성하였다. 도 8은 NIR 흡수제의 낮은 흡수 영역 및 높은 흡수 영역을 함유하는 센서 영역을 갖는 오버코트로부터의 신호를 설명한다.
실시예 3
pH 시약, 브로모크레졸 그린을 기계적 부동화에 의해 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 필름 안으로 부동화하여 시험 스팟을 대량으로 생산하고 암모니아 증기에 노출시키기 전 디스크의 선택적 영역상에 위치시켰다. 따라서, 각각의 필름은 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 중합체 지지체를 가졌고 시약이 이러 한 지지체 안에 혼입되었다. 이러한 필름은 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴레이트) 중합체를 1-메톡시-2-프로판올 안에 적절한 중합체 농도로 용해시켜 형성하였다. 센서 시약의 부동화 후, 필름을 디스크의 소정 영역 상으로 위치시켰다.
필름을 중합체 용액을 편평한 불활성 광학 저장 매체 기판상으로 드로-코팅하여 제조하였다. 건조된 필름을 광학 저장 매체 기판으로부터 벗겨내고 관심있는 크기로(약 3×4mm) 미리 절단하였다. 필름을, 디스크 표면을 1-메톡시-2-프로판올로 습윤화하고 필름을 광학 저장 매체 기판상에 압력을 가하여 침착함으로써 접착제와 같은 임의의 중간 층을 사용하지 않고 디스크상에 침착하였다.
산-염기 시약, 즉 브로모크레졸 그린을 갖는 몇가지 필름을 DVD 광학 저장 매체상에 부착하였다. 필름을 상이한 노출 시간에서 실온에서 그리고 정상 대기압에서 포화 증기 농도로 알칼리성 증기(암모니아)에 노출시켰다. 상이한 수준의 이들 노출은 노출 시간을 0 내지 약 20초로 변화시켜 제공하였다. 도 9는 광학 드라이브(LG 일렉트로닉스 인코포레이티드(LG Electronics, Inc.), 모델 GCC4480B)(여기서, 상이한 센서 영역을 상이한 양의 시간 동안(t1<t2<t3) 포화된 암모니아 증기에 노출시켰다)를 사용하여 기록된 3개의 센서 영역의 응답을 나타낸다.
실시예 4
NH4 +와 같은 물 속의 이온 종의 검출을 위해, 상이한 pH 염료를 함유하는 얇은 필름 영역을 DVD 표면상에 생성하였다. 이들 염료는 브로모크레졸 그린(알드리히(Aldrich), 11, 435-9), 브로모페놀 블루(너트리셔널 바이오케미칼 스(Nutritional Biochemicals), 12-238) 및 브로모크레졸 퍼플(알드리히, 86, 089-1, 90% 염료 함량)을 포함하였다. 염료를 알드리히로부터 구입한 나피온 중합체 용액 안에서 용해하였다. 염료-나피온 용액을 DVD상에 침착하였다. 실온에서 용매 증발 후, 필름을 오버코트로 코팅하였다. 오버코트는 테플론 AF 2400 필름이었다. 오버코트 필름 조성물을 테플론 AF 2400(듀퐁)을 플루오리너트(Fluorinert) 75 용매(3M)중 용해시켜 생성하였다. 필름의 초기 신호를 측정한 후 NH4 + 용액 리터당 0.001몰에 디스크를 노출시켰다. 용액으로부터 꺼낸 후, 디스크를 다시 측정하였다. NH4 +에 노출 전후 센서 필름의 센서 신호의 변화를 도 10에 나타낸 바와 같이 관찰하였다. 관찰된 신호 변화를 옐로우로부터 블루까지 색상변화 및 DVD 레이저의 파장에서 각 흡수도 증가와 연관시켰다.
전형적인 실시태양에 대해 예시하고 기술하였지만, 다양한 변형 및 대안이 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않고 가능하기 때문에, 본 발명을 여기에 나타낸 상세한 사항에 제한하고자 하는 것이 아니다. 이와 같이, 본원에 개시된 내용에 대한 추가의 변형 및 그 등가물이 통상적인 실험을 사용하여 당업자에게 발생할 수 있으며, 모든 이러한 변형 및 등가물은 하기 청구의 범위에 의해 정의된 바와 같은 본원의 취지 및 범위 안에 있는 것으로 간주한다.

Claims (10)

  1. 광학 저장 매체(10); 및
    중합체 지지체를 상기 광학 저장 매체의 적어도 일부분에 적용된 애널라이트-특이적 시약(analyte-specific reagent)과 함께 포함하는 센서 필름(70)
    을 포함하는 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    중합체 지지체가 폴리(아닐린), 폴리(티오펜), 폴리(피롤), 폴리(아세틸렌), 폴리(알켄), 폴리(다이엔), 폴리(아크릴릭), 폴리(메타크릴릭), 폴리(바이닐 에터), 폴리(바이닐 티오에터), 폴리(바이닐 알콜), 폴리(바이닐 케톤), 폴리(바이닐 할라이드), 폴리(바이닐 나이트라일), 폴리(바이닐 에스터), 폴리(스타이렌), 폴리(아릴렌), 폴리(산화물), 폴리(카보네이트), 폴리(에스터), 폴리(무수물), 폴리(우레탄), 폴리(설포네이트), 폴리(실록세인), 폴리(설파이드), 폴리(티오에스터), 폴리(설폰), 폴리(설폰아마이드), 폴리(아마이드), 폴리(유레아), 폴리(포스파젠), 폴리(실레인), 폴리(실라잔), 폴리(벤즈옥사졸), 폴리(옥사다이아졸), 폴리(벤조티아지노페노티아진), 폴리(벤조티아졸), 폴리(피라지노퀸옥살린), 폴리(피로멜리트이마이드), 폴리(퀸옥살린), 폴리(벤즈이미다졸), 폴리(옥스인돌), 폴리(옥소아이소인돌린), 폴리(다이옥소아이소인돌린), 폴리(트라이아진), 폴리(피리다진), 폴리(피페라진), 폴리(피리딘), 폴리(피페리딘), 폴리(트라이아졸), 폴리(피라졸), 폴 리(피롤리딘), 폴리(카보레인), 폴리(옥사바이사이클로노네인), 폴리(다이벤조퓨란), 폴리(프탈라이드), 폴리(아세탈), 폴리(무수물), 카보하이드레이트 및 이들 단량체 성분의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 센서 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    중합체 지지체가 중합체 블렌드를 포함하는 센서 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    애널라이트-특이적 시약이 유기 염료, 무기 염료, 나노결정, 나노입자, 양자 점, 유기 플루오로포어, 무기 플루오로포어, IR 흡수 염료, 근적외선 흡수 물질, UV 흡수 염료, 광변색 염료 및 열변색 염료로 이루어진 군으로부터 선택된 센서 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    애널라이트-특이적 시약이 크산틴 염료, 아크리딘 염료, 아조 염료, 포피린 염료, 프탈로사이아나인 염료, 사이아나인 염료, 메로사이아나인 염료, 스티릴 염료, 옥손올 염료, 트라이아릴메테인 염료, 메틸렌 블루, 페놀 블루, 브로모티몰 블루 및 브로모크레졸 그린으로 이루어진 군으로부터 선택된 센서 장치.
  6. 기판으로 사용하기 위한 광학 저장 매체(10)를 선택하는 단계;
    중합체 지지체를 선택하는 단계;
    상기 중합체 지지체에 애널라이트-특이적 시약을 첨가하여 센서 필름(70)을 형성하는 단계; 및
    센서 필름(70)을 광학 저장 매체(10)에 적용하는 단계
    를 포함하는 센서 장치의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    중합체 지지체를 선택하는 단계가 폴리(아닐린), 폴리(티오펜), 폴리(피롤), 폴리(아세틸렌), 폴리(알켄), 폴리(다이엔), 폴리(아크릴릭), 폴리(메타크릴릭), 폴리(바이닐 에터), 폴리(바이닐 티오에터), 폴리(바이닐 알콜), 폴리(바이닐 케톤), 폴리(바이닐 할라이드), 폴리(바이닐 나이트라일), 폴리(바이닐 에스터), 폴리(스타이렌), 폴리(아릴렌), 폴리(산화물), 폴리(카보네이트), 폴리(에스터), 폴리(무수물), 폴리(우레탄), 폴리(설포네이트), 폴리(실록세인), 폴리(설파이드), 폴리(티오에스터), 폴리(설폰), 폴리(설폰아마이드), 폴리(아마이드), 폴리(유레아), 폴리(포스파젠), 폴리(실레인), 폴리(실라잔), 폴리(벤즈옥사졸), 폴리(옥사다이아졸), 폴리(벤조티아지노페노티아진), 폴리(벤조티아졸), 폴리(피라지노퀸옥살린), 폴리(피로멜리트이마이드), 폴리(퀸옥살린), 폴리(벤즈이미다졸), 폴리(옥스인돌), 폴리(옥소아이소인돌린), 폴리(다이옥소아이소인돌린), 폴리(트라이아진), 폴리(피리다진), 폴리(피페라진), 폴리(피리딘), 폴리(피페리딘), 폴리(트라이아졸), 폴리(피라졸), 폴리(피롤리딘), 폴리(카보레인), 폴리(옥사바이사이클로노네인), 폴리(다이벤조퓨란), 폴리(프탈라이드), 폴리(아세탈), 폴리(무수물), 카보하이드레 이트 및 이들 단량체 성분의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체를 사용하는 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    중합체 지지체를 선택하는 단계가 중합체 지지체로서 중합체 블렌드를 선택하는 것을 포함하는 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    내용매성 오버레이어를 센서 필름(70)에 적용하는 단계를 추가로 포함하는 제조 방법.
  10. 기판으로 사용하기 위한 광학 저장 매체(10)를 선택하는 단계;
    중합체 지지체를 선택하는 단계;
    상기 중합체 지지체에 애널라이트-특이적 시약을 첨가하여 센서 필름(70)을 형성하는 단계;
    상기 센서 필름을 애널라이트에 노출시키는 단계; 및
    상기 센서 필름(70)을 상기 애널라이트에 노출시킨 후 상기 광학 저장 매체(10)에 센서 필름을 적용하여 센서 장치를 제조하는 단계
    를 포함하는 센서 장치의 제조 방법.
KR1020067010011A 2003-11-24 2004-10-20 애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및그의 용도 KR101129833B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/723,536 US7524455B2 (en) 2003-11-24 2003-11-24 Methods for deposition of sensor regions onto optical storage media substrates and resulting devices
US10/723,536 2003-11-24
PCT/US2004/035111 WO2005057219A1 (en) 2003-11-24 2004-10-20 Optical storage medium having an analyte containing polymer film, use thereof

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117028969A Division KR20120002620A (ko) 2003-11-24 2004-10-20 애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및 그의 용도

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060114336A true KR20060114336A (ko) 2006-11-06
KR101129833B1 KR101129833B1 (ko) 2012-03-26

Family

ID=34592302

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067010011A KR101129833B1 (ko) 2003-11-24 2004-10-20 애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및그의 용도
KR1020117028969A KR20120002620A (ko) 2003-11-24 2004-10-20 애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및 그의 용도

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117028969A KR20120002620A (ko) 2003-11-24 2004-10-20 애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및 그의 용도

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7524455B2 (ko)
EP (1) EP1690095B1 (ko)
JP (2) JP4745246B2 (ko)
KR (2) KR101129833B1 (ko)
CN (1) CN1906489B (ko)
AT (1) ATE443869T1 (ko)
AU (1) AU2004296478B2 (ko)
CA (1) CA2546500C (ko)
DE (1) DE602004023322D1 (ko)
ES (1) ES2332097T3 (ko)
TW (1) TWI390525B (ko)
WO (1) WO2005057219A1 (ko)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8527026B2 (en) 1997-03-04 2013-09-03 Dexcom, Inc. Device and method for determining analyte levels
US6001067A (en) 1997-03-04 1999-12-14 Shults; Mark C. Device and method for determining analyte levels
US20030032874A1 (en) 2001-07-27 2003-02-13 Dexcom, Inc. Sensor head for use with implantable devices
EP1648298A4 (en) 2003-07-25 2010-01-13 Dexcom Inc OXYGEN-IMPROVED MEMBRANE SYSTEMS FOR IMPLANTABLE DEVICES
ES2357532T3 (es) * 2003-12-19 2011-04-27 Richell Co., Ltd. Composición de resina con excelentes propiedades de transferencia térmica.
US8277713B2 (en) 2004-05-03 2012-10-02 Dexcom, Inc. Implantable analyte sensor
US20060240227A1 (en) * 2004-09-23 2006-10-26 Zhijun Zhang Nanocrystal coated surfaces
US8744546B2 (en) 2005-05-05 2014-06-03 Dexcom, Inc. Cellulosic-based resistance domain for an analyte sensor
US7723120B2 (en) * 2005-10-26 2010-05-25 General Electric Company Optical sensor array system and method for parallel processing of chemical and biochemical information
US8133741B2 (en) * 2005-10-26 2012-03-13 General Electric Company Methods and systems for delivery of fluidic samples to sensor arrays
US20070122735A1 (en) * 2005-11-30 2007-05-31 Wisnudel Marc B Optical storage device having limited-use content and method for making same
US8293340B2 (en) * 2005-12-21 2012-10-23 3M Innovative Properties Company Plasma deposited microporous analyte detection layer
WO2007120381A2 (en) 2006-04-14 2007-10-25 Dexcom, Inc. Analyte sensor
US7883898B2 (en) * 2007-05-07 2011-02-08 General Electric Company Method and apparatus for measuring pH of low alkalinity solutions
US20090004747A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Agree Alan M Film sensors for detecting free chlorine
US20090036304A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 General Electric Company Thermochromic ink and coating compositions and methods for thermal activation
WO2009088494A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Image recording media and image layers
WO2009105709A1 (en) 2008-02-21 2009-08-27 Dexcom, Inc. Systems and methods for processing, transmitting and displaying sensor data
US11730407B2 (en) 2008-03-28 2023-08-22 Dexcom, Inc. Polymer membranes for continuous analyte sensors
US8583204B2 (en) 2008-03-28 2013-11-12 Dexcom, Inc. Polymer membranes for continuous analyte sensors
US8682408B2 (en) 2008-03-28 2014-03-25 Dexcom, Inc. Polymer membranes for continuous analyte sensors
WO2009121026A1 (en) * 2008-03-28 2009-10-01 Dexcom, Inc. Polymer membranes for continuous analyte sensors
US8488428B2 (en) * 2008-05-14 2013-07-16 Nbcuniversal Media, Llc Enhanced security of optical article
EP2326944B1 (en) 2008-09-19 2020-08-19 Dexcom, Inc. Particle-containing membrane and particulate electrode for analyte sensors
US8647794B2 (en) * 2009-02-24 2014-02-11 General Electric Company Method of forming holograms in polymer composites with confined crystallization
US20110024307A1 (en) 2009-07-02 2011-02-03 Dexcom, Inc. Analyte sensor
CN102695500A (zh) 2009-11-09 2012-09-26 聚光灯技术合伙有限责任公司 多糖基水凝胶
NZ599527A (en) 2009-11-09 2014-04-30 Spotlight Technology Partners Llc Fragmented hydrogels
US8912003B2 (en) * 2011-08-26 2014-12-16 General Electric Company Methods and devices for detecting isothiazolones
WO2015112823A1 (en) * 2014-01-24 2015-07-30 The Johns Hopkins University Pblg based planar microphones
CN105702776B (zh) * 2016-02-03 2017-03-15 北京科技大学 一种自驱动光探测器及其制作方法
CN107610724B (zh) * 2017-08-03 2019-09-27 太原理工大学 基于蓝光光驱全光盘成像系统的定量检测方法
CN114241658A (zh) * 2020-09-09 2022-03-25 西安航天发动机有限公司 具有药品分类功能的药品贩卖机
US11898987B2 (en) * 2020-09-10 2024-02-13 Raytheon Company SAW-based hydrogel testing for detecting viruses or other antigens

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0814582B2 (ja) 1986-02-20 1996-02-14 富士写真フイルム株式会社 免疫反応物定量用多層分析要素
US5252494A (en) * 1986-06-25 1993-10-12 Trustees Of Tufts College Fiber optic sensors, apparatus, and detection methods using controlled release polymers and reagent formulations held within a polymeric reaction matrix
US4774315A (en) * 1986-12-23 1988-09-27 General Electric Company Copoly isophthalate carbonate end-capped with paracumylphenol
US4933425A (en) * 1988-08-15 1990-06-12 General Electric Co. Aromatic polycarbonate capped with norbornene phenyl imide compound
DE4013713A1 (de) 1990-04-28 1991-10-31 Bayer Ag Optischer biosensor
DE3938598A1 (de) 1989-11-21 1991-05-23 Bayer Ag Optischer biosensor
US5043203A (en) * 1990-05-07 1991-08-27 General Electric Company Method for making end-capped polycarbonates from bisphenol monochloroformate polycarbonate oligomers with pH control system
GB9026687D0 (en) * 1990-12-07 1991-01-23 Vascutek Ltd Process for providing a low-energy surface on a polymer
JP3070869B2 (ja) * 1991-09-14 2000-07-31 大日本印刷株式会社 濡れインジケーターカプセルの調製方法
DE59209350D1 (de) * 1991-09-30 1998-07-02 Merck Patent Gmbh SENSORMEMBRAN ZUR ANZEIGE DES pH-WERTES EINER PROBE, IHRE HERSTELLUNG UND VERWENDUNG
JPH063346A (ja) * 1992-06-24 1994-01-11 Tome Sangyo Kk 遊離塩素検出用ヒドロゲル成形体
DK74293D0 (da) * 1993-06-23 1993-06-23 Radiometer As Kemisk forbindelse
EP1221459A1 (en) * 1993-08-26 2002-07-10 Teijin Limited A stabilized polycarbonate
JPH07289285A (ja) * 1994-04-20 1995-11-07 Showa Yakuhin Kako Kk 化学的又は微生物学的試験用用具及びその製造方法
US6327031B1 (en) * 1998-09-18 2001-12-04 Burstein Technologies, Inc. Apparatus and semi-reflective optical system for carrying out analysis of samples
GB9418981D0 (en) * 1994-09-21 1994-11-09 Univ Glasgow Apparatus and method for carrying out analysis of samples
US5644017A (en) * 1995-08-25 1997-07-01 The Dow Chemical Company Polycarbonate terminated by an ionic sulfonated aromatic moiety and preparation thereof
US5942302A (en) * 1996-02-23 1999-08-24 Imation Corp. Polymer layer for optical media
US6342349B1 (en) * 1996-07-08 2002-01-29 Burstein Technologies, Inc. Optical disk-based assay devices and methods
WO1998001533A1 (en) * 1996-07-08 1998-01-15 Burstein Laboratories, Inc. Cleavable signal element device and method
AU4428497A (en) 1996-09-20 1998-04-14 James P. Demers Spatially addressable combinatorial chemical arrays in cd-rom format
US5894069A (en) * 1997-02-12 1999-04-13 Eastman Kodak Company Transferring colorant from a donor element to a compact disc
DE69832817T2 (de) 1997-12-30 2006-09-14 Jose Remacle Verfahren mit auf einer disc-oberfläche gebundenen einfangsmolekül
CA2342627A1 (en) * 1998-09-08 2000-03-16 Tibotec N.V. Method for the rapid screening of analytes
FR2784189B3 (fr) * 1998-10-05 2000-11-03 Commissariat Energie Atomique Biopuce et dispositif de lecture d'une biopuce comportant une pluralite de zones de reconnaissance moleculaire
AT409307B (de) * 1999-01-12 2002-07-25 Hoffmann La Roche Optisch-chemischer sensor
JP3597729B2 (ja) * 1999-05-11 2004-12-08 日立ソフトウエアエンジニアリング株式会社 蛍光測光方法及び蛍光測光装置
JP2003504622A (ja) * 1999-07-08 2003-02-04 ラジオメーター・メディカル・アクティーゼルスカブ 親水性マトリックス材料を含んでなるセンサー
US6500547B1 (en) * 2000-03-06 2002-12-31 General Electric Company Coating materials for sensors and monitoring systems, methods for detecting using sensors and monitoring systems
DE60024264T2 (de) 2000-09-18 2006-08-17 The Regents Of The University Of California, Oakland Verfahren und Vorrichtung zum Nachweis von Molekularen Einheiten
US6686201B2 (en) * 2001-04-04 2004-02-03 General Electric Company Chemically-resistant sensor devices, and systems and methods for using same
US20030153026A1 (en) * 2002-01-04 2003-08-14 Javier Alarcon Entrapped binding protein as biosensors
CN1324318C (zh) * 2002-01-09 2007-07-04 因韦尔尼斯医药瑞士股份有限公司 液体样品检测装置
JP3926171B2 (ja) * 2002-02-25 2007-06-06 松下電器産業株式会社 分析装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR101129833B1 (ko) 2012-03-26
KR20120002620A (ko) 2012-01-06
EP1690095A1 (en) 2006-08-16
WO2005057219A1 (en) 2005-06-23
JP2007514935A (ja) 2007-06-07
TW200522053A (en) 2005-07-01
ES2332097T3 (es) 2010-01-26
AU2004296478A1 (en) 2005-06-23
JP5496936B2 (ja) 2014-05-21
TWI390525B (zh) 2013-03-21
JP4745246B2 (ja) 2011-08-10
DE602004023322D1 (de) 2009-11-05
US20050112358A1 (en) 2005-05-26
JP2011174934A (ja) 2011-09-08
CA2546500C (en) 2012-12-18
AU2004296478B2 (en) 2011-08-04
CA2546500A1 (en) 2005-06-23
EP1690095B1 (en) 2009-09-23
CN1906489A (zh) 2007-01-31
ATE443869T1 (de) 2009-10-15
CN1906489B (zh) 2011-12-14
US7524455B2 (en) 2009-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101129833B1 (ko) 애널라이트 함유 중합체 필름을 갖는 광학 저장 매체 및그의 용도
US7508499B2 (en) Methods for application of a tag onto a media article
CN100478826C (zh) 可认证光盘、光盘认证系统及方法
US20070146715A1 (en) Sensor systems for quantification of physical parameters, chemical and biochemical volatile and nonvolatile compounds in fluids
US7456968B2 (en) Sensor system and methods for improved quantitation of environmental parameters
US7170609B2 (en) Sensor systems and methods for quantification of physical parameters, chemical and biochemical volatile and nonvolatile compounds in fluids
AU744048B2 (en) Optical recording medium
US7271913B2 (en) Sensor systems and methods for remote quantification of compounds
JPH11134714A (ja) 光情報媒体とその製造方法
CN105027205A (zh) 光学信息记录介质
JPS62217240A (ja) 光情報記録媒体
JPH07125434A (ja) 光記録媒体
JPH04298390A (ja) 光記録媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
A107 Divisional application of patent
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee