KR20090006942A - Bio-sensor and apparatus for measuring the bio-sensor - Google Patents

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Abstract

A biosensor and a biosensor measuring system are provided to measure very small signal amplitude and to monitor reaction of biomass in real time without additional label. A biosensor measuring system(20) comprises a biosensor(10) in which biomass is attached to the surface, a pumping system(30) inducing birefringence in the biosensor by applying energy beam, and an interferometer(40) measuring the variation of the birefringence induced by the pumping system so that the kind of the biomass is determined according to the birefringence variation measured by the interferometer.

Description

바이오 센서 및 바이오 센서 측정 장치{Bio-sensor and apparatus for measuring the bio-sensor}Bio-sensor and apparatus for measuring the bio-sensor

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 센서를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a biosensor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 센서 측정 장치를 전체적으로 도시한 구성도이다. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the biosensor measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 센서 측정 장치에 있어서, 바이오 센서의 금속 나노 입자의 크기와 펌프 광원의 출력에 따라 유도된 복굴절도(Birefringence)를 도시한 그래프이다. 3 is a graph showing the birefringence induced according to the size of the metal nanoparticles of the biosensor and the output of the pump light source in the biosensor measuring apparatus according to the preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 바이오 센서10: biosensor

100 : 유전체 기판100: dielectric substrate

110 : 금속 나노 입자층110: metal nanoparticle layer

120 : 바이오 물질층120: biomaterial layer

20 : 바이오 센서 측정 장치20: biosensor measuring device

30 : 펌핑계30: pumping system

300 : 펌프 광원300: pump light source

310 : 편광자310: polarizer

320 : λ/2-위상지연판320: λ / 2-phase delay plate

330 : 초퍼330: Chopper

40 : 간섭계40: interferometer

400 : 프로브 광원400: probe light source

410 : λ/4-위상지연판410: λ / 4-phase delay plate

420 : HWP420: HWP

430 : 편광 감지부430: polarization detection unit

432 : 편광 빔 스플리터432 polarized beam splitter

433 : 제1 필터433: first filter

434 : 제1 광 검출기434: first light detector

436 : 제2 필터436: second filter

437 : 제2 광 검출기437: second photodetector

440 : 차동 증폭기440: differential amplifier

450 : 록인 증폭기450: lock-in amplifier

본 발명은 바이오 센서 및 바이오 센서 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 유리 기판위에 금속 나노 입자층이 형성되고 그 위에 바이오 물질이 부 착된 바이오센서 및 호모다인 간섭계를 이용하여 상기 바이오 센서가 SPR 영역에서 유도된 복굴절도를 측정하여 바이오 물질을 판단하는 바이오 센서 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a biosensor and a biosensor measuring apparatus, and more particularly, a biosensor in a SPR region using a biosensor and a homodyne interferometer having a metal nanoparticle layer formed on a glass substrate and a biomaterial attached thereto. The present invention relates to a biosensor measuring apparatus for determining a biomaterial by measuring induced birefringence.

표면 플라즈몬(Surface Plasmon)은 금속 박막 표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동(collective charge density oscillation)이며, 이에 의해 발생한 표면 플라즈몬 파는 금속과 유전체의 경계면을 따라 진행하는 표면 전자기파이다. 표면 플라즈몬의 여기(excitation)는 외부에서 서로 다른 유전함수를 갖는 두 매질 경계면, 즉 금속과 유전체의 경계면에 전기장을 인가하면 두 매질 경계면에서 전기장 수직 성분의 불연속성 때문에 표면 전하가 유도되고 이러한 표면 전하들의 진동이 표면 플라즈몬 파로 나타난다. 전술한 표면 플라즈몬 파는 자유 공간에서의 전자기파와는 달리 입사면에 평행하게 진동하는 파로서, p-polarization의 편광 성분을 가진다. 따라서 광학적인 방법으로 표면 플라즈몬을 여기시키려면 TM 편광된 전자기파에 의해서만 가능하다. Surface Plasmon is a collective charge density oscillation of electrons occurring on the surface of a metal thin film, and the surface plasmon waves generated are surface electromagnetic waves propagating along the interface between the metal and the dielectric. Excitation of surface plasmons is caused by the application of an electric field to two medium interfaces with different dielectric functions from outside, that is, the interface between metal and dielectric, which induces surface charges due to the discontinuity of the electric component perpendicular to the two medium interfaces, Oscillations appear as surface plasmon waves. The surface plasmon wave described above, unlike electromagnetic waves in free space, is a wave that vibrates parallel to the plane of incidence and has a polarization component of p-polarization. Therefore, excitation of surface plasmons by optical means is possible only by TM polarized electromagnetic waves.

TM 편광된 입사파가 금속박막의 경계면에서 전반사되고 소산파는 경계면에서 금속박막 속으로 지수 함수적으로 감소되지만, 특정한 입사각과 박막의 두께에서는 경계면에 평행한 방향의 입사파와 표면 플라즈몬 파의 위상이 일치할 경우 공명이 일어난다. 이때, 입사파의 에너지는 모두 금속 박막에 흡수되어 반사파는 없어지고 경계면에 수직한 방향의 전기장의 분포는 지수 함수적으로 경계면에서 가장 크고 금속 박막 속으로 갈수록 급격히 감소하는 현상이 발생하게 되는데 이를 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance ; 이하 'SPR'이라 한다)이라고 하며, 입사한 광의 반사도가 급격하게 감소하는 각도를 표면 플라즈몬 공명각이라고 한다. TM polarized incident wave is totally reflected at the interface of the metal thin film and dissipated wave is exponentially reduced into the metal thin film at the interface, but at a certain angle of incidence and thickness of the thin film, the incident wave in the direction parallel to the interface and the surface plasmon wave coincide If you do, resonance will occur. At this time, the energy of the incident wave is absorbed by the metal thin film so that the reflected wave disappears and the electric field distribution in the direction perpendicular to the interface is exponentially largest and rapidly decreases toward the metal thin film. Surface Plasmon Resonance (hereinafter referred to as 'SPR') is called, and the angle at which the reflectance of the incident light decreases is called the surface plasmon resonance angle.

표면 플라즈몬 공명이 일어나는 공명각, 즉 반사광이 최소가 되는 각도는 금속 박막 표면층 유전체 질량이 증가하거나 구조가 변형되면 결과적으로 유효 굴절률(effective reactive index)이 변화하여 공명각이 달라지게 된다. 따라서, 이러한 물질의 변화를 광학적인 방법으로 계측할 수 있는 SPR의 원리를 이용하면 금속 박막 표면층의 적절한 화학적 변형을 통해 다양한 생화학 물질들 사이의 선택적 결합이나 분리와 같은 생화학적 반응을 공명각의 변화로 감지할 수 있기 때문에, SPR 센서는 고감도 생화학 센서로 활용되기도 한다. The resonance angle at which surface plasmon resonance occurs, that is, the angle at which the reflected light is minimized, results in an effective reactive index that changes as the mass of the metal thin film surface layer dielectric increases or the structure changes, resulting in a change in the resonance angle. Therefore, using the principle of SPR, which can measure the change of these materials by optical method, it is possible to change the resonance angle of biochemical reactions such as selective bonding or separation between various biochemicals through proper chemical modification of metal thin film surface layer. SPR sensors are often used as highly sensitive biochemical sensors.

일반적으로 SPR 기반의 바이오 센서로는 투명한 프리즘에 금속필름을 50nm 정도 코팅한 후 금속필름위의 시료의 변화에 대응하는 유전율 또는 굴절률의 변화를 측정하는 방법으로 다수의 선행 기술들이 제안되었다. In general, as a SPR-based biosensor, a number of prior arts have been proposed as a method of measuring a change in dielectric constant or refractive index corresponding to a change in a sample on a metal film after coating a metal film on a transparent prism about 50 nm.

첫 번째 방법은 미국특허 제4,889,427호 등에 언급되어 있는 방식으로서 단일파장을 가진 광원의 입사광과 고정된 굴절률 n0을 가진 프리즘을 이용하여 입사각 θ를 변화시키면서 공명각 및 그의 변화를 측정하는 방식이다. The first method is mentioned in US Pat. No. 4,889,427, which is a method of measuring the resonance angle and its change while changing the incident angle θ by using the incident light of a single wavelength light source and a prism having a fixed refractive index n 0 .

또한, 두 번째 방법은 미국특허 제5,359,681호 등에 언급되어 있는 방식으로 백색광(white light) 등 다중파장을 광원으로 하고 입사각 θ를 고정한 상태에서 공명조건에 따른 파장의 변화를 측정하는 방법이다. In addition, the second method is a method for measuring a change in wavelength according to resonance conditions in a state in which a multi-wavelength light such as white light is used as a light source and the incident angle θ is fixed in the manner mentioned in US Pat. No. 5,359,681.

그리고 세 번째 방법은 미국특허 제4,844,613호 등에 언급되어 있는 방식으로 확장된(expanded) 단일파장의 광원을 이용하여 매질의 중심에 집속시키고, 포토 다이오드 어레이(photodiode array, PDA) 등과 같은 다중 채널의 수광소자를 이용하여 회전 구동장치 없이 공명각을 측정하는 방법이다. The third method focuses on the center of the medium by using a single wavelength light source expanded in the manner mentioned in US Pat. No. 4,844,613 and the like, and receives multiple channels such as a photodiode array (PDA). It is a method of measuring the resonance angle without a rotary drive by using a device.

또한, 최근에 와서는 금속필름이 아닌 금속 나노입자에 의해 일어나는 국부적인 표면 플라즈몬 효과를 이용한 기술들이 제안되었다. 유전체 물질내에 금속나노입자가 퍼져있을 경우 금속나노입자에 의한 표면 프라즈마 공명(SPR) 현상에 의해 국부적으로 field enhancement가 일어나고 이로 인해 매우 큰 광학적 비선형을 나타낸다. 이렇게 제작된 센서기판에 측정하고 하는 바이오 물질을 부착하면 바이오 물질의 상호작용에 의하여 굴절률이 변화되고 이는 곧 표면 플라즈마 공명 현상의 변화를 가져온다. 결론적으로 바이오 물질의 종류 및 상호작용 종류에 따라 유도되는 굴절률의 변화가 일어나고 이러한 변화를 측정함으로서 바이오 물질의 상태 및 속성을 판단할 수 있다. Recently, techniques have been proposed that utilize local surface plasmon effects caused by metal nanoparticles rather than metal films. If metal nanoparticles are spread in the dielectric material, field enhancement occurs due to surface plasma resonance (SPR) phenomenon caused by the metal nanoparticles, resulting in very large optical nonlinearity. When the biomaterial to be measured is attached to the fabricated sensor substrate, the refractive index is changed by the interaction of the biomaterial, which causes a change in the surface plasma resonance phenomenon. In conclusion, the change in refractive index induced according to the type of biomaterial and the type of interaction occurs, and by measuring the change, the state and properties of the biomaterial can be determined.

이러한 금속 나노입자를 일반적인 현미경용 유리기판에 코팅하여 센서기판으로 사용하는 방법으로 T-LSPR(Transmission localized surface plasmon resonance spectroscopy), P-SPR(Propagating surface plasmon resonance spectroscopy) 등이 있다. 단층 또는 매우 얇은 두께로 금속 나노 입자가 코팅된 투명한 센서기판을 이용한 바이오 센서가 T-LSPR이다. P-SPR의 경우 센서기판 제작이 약간의 차이는 있으나, 기본 개념이 동일하여 투명 glass에 금속 나노입자를 코팅한 센서기판 위에 측정하고자 하는 바이오 대상을 올린 후 UV-vis spectrometer를 이용하여 SPR에서의 흡수계수의 변화를 기반으로 바이오 대상체의 상호작용을 측정하는 방식이다. 그러나 이러한 방식에서는 다중 광원의 변화를 측정하기 위하여 분광기가 필요하므 로 복잡한 광학계의 정렬이 요구될 뿐만 아니라 가격이 상승하는 요인으로 작용한다.Such metal nanoparticles are coated on a general glass substrate for a microscope and used as a sensor substrate, such as transmission localized surface plasmon resonance spectroscopy (T-LSPR) and propagating surface plasmon resonance spectroscopy (P-SPR). T-LSPR is a biosensor using a transparent sensor substrate coated with metal nanoparticles with a single layer or very thin thickness. In the case of P-SPR, the manufacturing of the sensor substrate is slightly different, but the basic concept is the same, so the bio-object to be measured on the sensor substrate coated with metal nanoparticles on the transparent glass is put on the SPR using UV-vis spectrometer. This is a method of measuring the interaction of the bio-object based on the change of the absorption coefficient. However, this method requires a spectrometer to measure the change of multiple light sources, which not only requires complicated alignment of the optical system but also increases the price.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 바이오 센서에 대하여 SPR 영역에서 광 Kerr 효과에 의한 복굴절을 발생시키고 호모다인 간섭계를 이용하여 복굴절도의 변화를 검출하여 바이오 센서의 바이오 물질을 판단하는 바이오 센서 측정 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the above problems is to generate a birefringence due to the optical Kerr effect in the SPR region with respect to the biosensor and to detect a change in the birefringence using a homodyne interferometer to determine the biomaterial of the biosensor It is to provide a sensor measuring device.

본 발명의 다른 목적은 금속 나노 입자층을 갖는 바이오 센서에 부착된 바이오 물질을 판단하기 위하여 광학계 정렬이 용이하고 저비용으로 대량 생산이 가능한 바이오 센서 측정 장치 및 상기 바이오 센서를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a biosensor measuring apparatus and a biosensor capable of mass production at low cost and easy alignment of optical systems in order to determine a biomaterial attached to a biosensor having a metal nanoparticle layer.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은 바이오 센서 측정 장치에 관한 것으로서, 상기 바이오 센서 측정 장치는Features of the present invention for achieving the above technical problem relates to a biosensor measuring apparatus, the biosensor measuring apparatus is

표면에 바이오 물질이 부착된 바이오 센서,A biosensor with a biomaterial attached to its surface

상기 바이오 센서에 에너지 빔(beam)을 제공하여 바이오 센서에서의 복굴절을 유도하는 펌핑계, 및A pumping system which induces birefringence in the biosensor by providing an energy beam to the biosensor, and

상기 펌핑계에 의하여 상기 바이오 센서에서 유도된 복굴절에 대한 복굴절도의 변화량을 측정하는 간섭계를 구비하여, And an interferometer for measuring the amount of change in the birefringence with respect to the birefringence induced by the biosensor by the pumping system,

상기 간섭계에 의해 측정된 복굴절도의 변화량에 따라 상기 바이오 센서에 부착된 바이오 물질의 종류를 판단한다.The type of biomaterial attached to the biosensor is determined according to the amount of change in birefringence measured by the interferometer.

전술한 특징을 갖는 바이오센서 측정 장치의 상기 바이오 센서는 The biosensor of the biosensor measuring device having the above-mentioned characteristics

투명한 유전체 기판,Transparent dielectric substrate,

상기 유전체 기판위에 금속 나노 입자가 도포된 금속 나노 입자층, 및 A metal nanoparticle layer coated with metal nanoparticles on the dielectric substrate, and

상기 금속 나노 입자층의 금속 나노 입자에 바이오 물질이 링크되어 형성된 바이오 물질층을 구비하며, A biomaterial layer formed by linking a biomaterial to the metal nanoparticles of the metal nanoparticle layer,

상기 금속 나노 입자층은 수 ~ 수십 나노 미터의 직경을 갖는 나노 금속 입자들의 단층 또는 다층 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. The metal nanoparticle layer is preferably made of a single layer or a multilayer structure of nano metal particles having a diameter of several tens to several tens of nanometers.

전술한 특징을 갖는 바이오 센서 측정 장치의 상기 펌핑계는The pumping system of the biosensor measuring device having the characteristics described above

펌프 광원,Pump light source,

상기 펌프 광원의 정면에 배치되되 상기 펌프 광원과 상기 바이오 센서의 동일축상에 배치되어, 상기 펌프 광원으로부터의 빔을 편광시키는 편광자(Polarizer), 및A polarizer disposed in front of the pump light source and arranged on the same axis of the pump light source and the biosensor to polarize a beam from the pump light source, and

상기 편광자와 상기 바이오 센서의 사이에 배치되되, 상기 펌프 광원과 상기 편광자와 동일축상에 배치되어, 상기 편광자로부터의 빔을 위상 지연시키는 λ/2-위상지연판(HWP),A λ / 2-phase delay plate (HWP) disposed between the polarizer and the biosensor and disposed on the same axis as the pump light source and the polarizer to retard a beam from the polarizer,

상기 편광자와 상기 바이오 센서의 사이에 배치되되, 상기 펌프 광원과 상기 편광자와 동일축상에 배치되어, 상기 편광자로부터의 빔을 위상 지연시키는 λ/4-위상지연판(HWP),A λ / 4-phase delay plate (HWP) disposed between the polarizer and the biosensor and disposed on the same axis as the pump light source and the polarizer to retard a beam from the polarizer,

상기 λ/2-위상지연판과 상기 바이오센서의 사이에 배치되어, 상기 λ/2-위상지연판으로부터의 빔을 구형파 형태의 펄스로 변환시켜 출력하는 초퍼(Chopper) 를 구비하는 것이 바람직하다. It is preferable to have a chopper disposed between the λ / 2-phase delay plate and the biosensor to convert the beam from the λ / 2-phase delay plate into a pulse in the form of a square wave.

전술한 특징을 갖는 바이오 센서 측정 장치의 상기 간섭계는 The interferometer of the biosensor measuring device having the above-mentioned characteristics

선형 편광 빔을 출력하는 프로브 광원,A probe light source for outputting a linearly polarized beam,

상기 프로브 광원의 전면에 배치되되 상기 프로브 광원과 상기 바이오 센서의 동일축상에 배치되어, 상기 프로브 광원으로부터의 선형 편광 빔을 위상 지연시켜 원형 편광빔으로 변환시키는 λ/4-위상지연판,A λ / 4-phase delay plate disposed on the front surface of the probe light source and arranged on the same axis of the probe light source and the biosensor to retard the linearly polarized beam from the probe light source and convert it into a circularly polarized beam;

상기 바이오 센서의 전면에 배치되어 상기 바이오 센서로부터 출력되는 타원형 편광빔을 위상 지연시키는 λ/2-위상지연판,A λ / 2-phase delay plate disposed in front of the biosensor to retard the elliptical polarization beam output from the biosensor,

상기 λ/2-위상지연판을 통과한 빔을 수직 편광빔과 수평 편광빔으로 분리하여 출력하는 편광 감지부,A polarization detector for dividing the beam passing through the λ / 2-phase delay plate into a vertically polarized beam and a horizontally polarized beam;

상기 편광 감지부로부터 출력되는 수직 편광빔과 수평 편광빔을 입력신호로 제공받고, 상기 입력 신호들의 차이값을 증폭하여 출력하는 차동 증폭기, 및A differential amplifier receiving a vertical polarization beam and a horizontal polarization beam output from the polarization sensing unit as input signals and amplifying the difference values of the input signals;

상기 차동 증폭기의 출력 신호를 기준 주파수에 고정시켜 증폭하는 록인(Lock-In) 증폭기를 구비하고, A lock-in amplifier configured to amplify the output signal of the differential amplifier at a reference frequency,

상기 λ/4-위상지연판과 λ/2-위상지연판의 사이에 상기 바이오 센서가 배치되며, 상기 프로브 광원은 He-Ne Laser를 사용하는 것이 바람직하다. The biosensor is disposed between the λ / 4-phase delay plate and the λ / 2-phase delay plate, and the probe light source preferably uses a He-Ne Laser.

전술한 특징을 갖는 상기 간섭계의 상기 편광 감지부는 상기 바이오 센서로부터 출력된 빛의 수직 빔 및 수평 편광 빔을 각각 분리하여 검출하는 것으로서, The polarization detection unit of the interferometer having the above-described characteristics is to detect and separately separate the vertical beam and the horizontal polarization beam of light output from the biosensor,

입력된 빔 중 수직 편광 성분은 반사시키고, 수평 편광 성분은 통과시키는 편광 빔 스플리터(PBS), A polarization beam splitter (PBS) for reflecting vertical polarization components of the input beam and passing horizontal polarization components,

상기 PBS의 반사면과 동일 축상에 배치되어, 상기 수직 편광 성분을 통과시키는 제1 필터,A first filter disposed on the same axis as the reflective surface of the PBS and allowing the vertical polarization component to pass therethrough;

상기 제1 필터를 통과한 수직 편광 빔을 검출하는 제1 광 검출기, A first photo detector for detecting a vertically polarized beam that has passed through the first filter,

상기 PBS의 정면과 동일축상에 배치되어, 상기 수평 편광 성분을 통과시키는 제2 필터,A second filter disposed on the same axis as the front surface of the PBS and passing the horizontal polarization component;

상기 제2 필터를 통과한 수평 편광빔을 검출하는 제2 광 검출기를 구비하는 것이 바람직하다. Preferably, a second photo detector for detecting the horizontally polarized beam passing through the second filter.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 센서 측정 장치 및 바이오 센서의 구조 및 동작을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the structure and operation of a biosensor measuring apparatus and a biosensor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

바이오 센서Bio sensor

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 센서를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 센서(10)는 유전체 기판(100), 상기 기판(100)위에 형성된 금속 나노 입자층(110), 및 상기 금속 나노 입자층에 부착된 바이오 물질층(120)을 구비한다. 1 is a cross-sectional view showing a biosensor according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the biosensor 10 according to the present invention includes a dielectric substrate 100, a metal nanoparticle layer 110 formed on the substrate 100, and a biomaterial layer 120 attached to the metal nanoparticle layer. It is provided.

상기 유전체 기판(100)은 투명한 유리(glass) 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 금속 나노 입자층(110)은 금속 나노 입자들이 단층 또는 다층 구조로서 상기 유전체 기판(100)위에 매우 얇게 도포된 층이다. 상기 금속 나노 입자는 Au, Ag, Pt 등의 귀금속류 금속을 사용하는 것이 바람직하며, 입자의 직경은 0.5 ~ 5.0 nm 범위인 것이 바람직하다. 상기 바이오 물질층(120)은 상기 금속 나노 입자층(110)의 금속 나노 입자들에 DNA, 단백질 등과 같은 바이오 물질들 또는 생체 물 질들이 부착되어 있는 층이다. The dielectric substrate 100 may be a transparent glass substrate. The metal nanoparticle layer 110 is a layer in which metal nanoparticles are coated very thinly on the dielectric substrate 100 as a single layer or a multilayer structure. The metal nanoparticles preferably use precious metals such as Au, Ag, Pt, and the diameter of the particles is preferably in the range of 0.5 to 5.0 nm. The biomaterial layer 120 is a layer to which biomaterials or biomaterials such as DNA and protein are attached to the metal nanoparticles of the metal nanoparticle layer 110.

전술한 구성을 갖는 바이오 센서는 투명한 유리(glass) 기판 위에 매우 얇은 금속 나노 입자들로 만들어지므로, 저비용으로 대량 생산이 가능하다. The biosensor having the above-described configuration is made of very thin metal nanoparticles on a transparent glass substrate, thereby enabling mass production at low cost.

바이오 센서 측정 장치Biosensor measuring device

한편, 본 발명에 따른 바이오 센서 측정 장치는, 전술한 구성을 갖는 바이오 센서에서의 국부적인 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용하여 펌프-프로브(Pump-probe) 형식의 호모다인 간섭계로 바이오 센서에서 광학적으로 유도되는 복굴절도의 변화를 모니터링함으로써, 바이오 센서에 부착된 바이오 물질을 판단할 수 있게 된다. On the other hand, the biosensor measuring device according to the present invention is optically induced in the biosensor with a homodyne interferometer of the pump-probe type using a local surface plasmon resonance phenomenon in the biosensor having the above-described configuration By monitoring the change in the birefringence degree, it is possible to determine the biomaterial attached to the biosensor.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오 센서 측정 장치를 전체적으로 도시한 구성도이다. 이하, 도 2를 참조하며, 본 발명에 따른 바이오 센서 측정 장치의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the biosensor measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 2, the configuration and operation of the biosensor measuring apparatus according to the present invention will be described in detail.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 센서 측정 장치(20)은 전술한 바이오 센서(10), 바이오 센서에서 광 kerr 효과에 의한 복굴절을 유도시키는 펌핑계(30) 및 바이오 센서에서의 복굴절도의 미세 변화를 측정하는 간섭계(40)를 구비한다. 2, the biosensor measuring apparatus 20 according to the present invention is the biosensor 10, the pumping system 30 to induce birefringence by the optical kerr effect in the biosensor and the birefringence diagram in the biosensor An interferometer 40 is provided for measuring the fine change of.

상기 펌핑계(30)는 펌프 광원(300), 편광자(Polarizer; 310), λ/2-위상지연판(Half-Wave Plate,이하 'HWP'라 한다; 320) 및 초퍼(Chopper; 330)를 구비한다. The pumping system 30 includes a pump light source 300, a polarizer 310, a λ / 2-phase delay plate (HWP) 320, and a chopper 330. Equipped.

상기 펌프 광원(300)은 Nd;YAG laser를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 HWP(320)는 입력되는 편광 빔의 위상을 지연시킴으로써, 선형 편광빔의 각도를 조 절한다. 상기 펌프 광원(300)의 정면에 편광자(310) 및 HWP(320)를 순차적으로 배치시킴으로써, 펌프 광원(300)으로부터의 빔이 편광자(310) 및 HWP(320)를 통과한 후 바이오 센서(10)로 공급된다. 바이오 센서(10)는 광원으로부터 제공된 빔에 의하여, SPR 영역에서의 optical kerr effect가 발생하고 그 결과 복굴절에 의한 상광선(ordinary ray)과 이상광선(extraordinary ray)이 발생된다. 이때, 바이오 센서(10)에 부착된 바이오 물질의 종류에 따라 복굴절된 두 광선의 위상에 변화가 발생하게 된다. 복굴절도(△n)는 상광선의 굴절율(nx)와 이상광선의 굴절율(ny)의 차이값으로 결정된다. The pump light source 300 is preferably Nd; YAG laser. The HWP 320 adjusts the angle of the linear polarization beam by delaying the phase of the input polarization beam. By sequentially placing the polarizer 310 and the HWP 320 in front of the pump light source 300, the biosensor 10 after the beam from the pump light source 300 passes through the polarizer 310 and the HWP 320. Is supplied. The biosensor 10 generates an optical kerr effect in the SPR region by a beam provided from a light source, and as a result, ordinary rays and extraordinary rays are generated by birefringence. At this time, the phase of the birefringent two light beams is generated according to the type of biomaterial attached to the biosensor 10. The birefringence degree Δn is determined by the difference between the refractive index n x of the normal light and the refractive index n y of the abnormal light.

한편, 상기 초퍼(Chopper; 330)는 일정 시간을 주기로 하여 빔을 잘라냄으로써 상기 광원으로부터 제공되는 빔을 구형파 형태의 펄스파로 변환시키게 된다. On the other hand, the chopper 330 cuts the beam at a predetermined time to convert the beam provided from the light source into a pulse wave in the form of a square wave.

본 발명의 상기 펌핑계의 다른 실시 형태에서는 상기 펌프 광원과 상기 바이오 센서의 사이에 λ/4-위상지연판(Quater-Wave Plate,이하 'QWP'라 한다; 도시되지 않음)을 더 구비하여, 상기 펌프 광원으로부터 나오는 선형 편광 빔을 원형 편광빔으로 변환시킬 수도 있다. In another embodiment of the pumping system of the present invention, a λ / 4-phase delay plate (hereinafter referred to as 'QWP'; not shown) is further provided between the pump light source and the biosensor. The linearly polarized beam from the pump light source may be converted into a circularly polarized beam.

한편, 상기 간섭계(40)는 상기 펌핑계에 의해 바이오 센서에서 발생된 복굴절도의 미세한 변화 정도를 측정하고, 변화 정도에 따라 바이오 센서에 부착된 바이오 물질의 종류를 결정한다. 상기 간섭계(40)는 프로브 광원(400), λ/4-위상지연판(Quater-Wave Plate, 이하 'QWP'라 한다 ; 410), HWP(420), 편광 감지부(430), 차동 증폭기(440), 록인 증폭기(Lock-In Amplifier; 450)를 구비한다. On the other hand, the interferometer 40 measures the degree of minute change of the birefringence generated in the biosensor by the pumping system, and determines the type of biomaterial attached to the biosensor according to the degree of change. The interferometer 40 includes a probe light source 400, a λ / 4-phase delay plate (QWP) 410, a HWP 420, a polarization detector 430, and a differential amplifier. 440, a lock-in amplifier 450.

상기 프로브 광원(400)은 선형 편광 빔을 생성하는 He-Ne Laser를 사용하는 것이 바람직하다. The probe light source 400 preferably uses a He-Ne Laser that generates a linearly polarized beam.

상기 QWP(410)는 상기 광원(400)으로부터 출발한 선형 편광 빔을 주축으로부터 45°회전시킴으로써, 원형 편광을 생성한다. 상기 QWP(410)로부터의 원형 편광은 바이오 센서로 입사하게 되고, 바이오 센서(10)의 바이오 물질에 의해 위상차가 발생하게 되고, 그 결과 원형 편광은 타원형 편광으로 변환된다.The QWP 410 generates circularly polarized light by rotating the linearly polarized beam starting from the light source 400 by 45 ° from the main axis. The circularly polarized light from the QWP 410 is incident on the biosensor, and the phase difference is generated by the biomaterial of the biosensor 10, and as a result, the circularly polarized light is converted into elliptical polarized light.

상기 HWP(420)는 λ/2-위상 지연판으로서, 상기 바이오 센서로부터 출력된 타원형 편광 빔은 상기 HWP(420)를 통과한 후에는 수직 성분과 수평 성분이 π만큼의 위상차를 가지게 된다. The HWP 420 is a λ / 2-phase retardation plate, and the elliptical polarization beam output from the biosensor has a phase difference of π between the vertical component and the horizontal component after passing through the HWP 420.

상기 편광 감지부(430)는 상기 바이오 센서로부터 출력된 빔의 수직 및 수평 편광 성분을 각각 분리하여 검출하는 것으로서, 편광 빔 스플리터(Polarization Beam Splitter, 이하 'PBS'라 한다; 432), 제1 필터(433)와 상기 제1 필터를 통과한 수직 편광빔(I1)을 검출하는 제1 광 검출기(434), 제2 필터(436)와 상기 제2 필터를 통과한 수평 편광빔(I2)을 검출하는 제2 광 검출기(437)를 구비한다. 상기 편광 빔 스플리터(432)는 상기 HWP(420)를 통과한 빔의 편광 수직 성분(I1)을 제1 필터(433)로 반사시키고, 편광 수평 성분(I2)을 제2 필터(436)로 통과시킨다. 제1 필터(433)를 통과한 편광 수직 성분은 제1 광 검출기(434)를 통해 검출되어 차동 증폭기(440)의 제1 입력 신호(I1)로 제공되며, 제2 필터(436)를 통과한 편광 수평 성 분은 제2 광 검출기(437)를 통해 검출되어 차동 증폭기(440)의 제2 입력 신호(I2)로 제공된다. The polarization detector 430 separates and detects vertical and horizontal polarization components of the beam output from the biosensor, and is referred to as a polarization beam splitter (PBS) 432; a first filter 433 and a first photodetector 434 for detecting the vertically polarized beam I 1 passing through the first filter, a second filter 436 and a horizontal polarized beam I 2 passing through the second filter. The second photodetector 437 which detects this is provided. The polarization beam splitter 432 reflects the polarization vertical component I 1 of the beam passing through the HWP 420 to the first filter 433, and reflects the polarization horizontal component I 2 to the second filter 436. Pass it through. The polarized vertical component passing through the first filter 433 is detected by the first photo detector 434 and provided to the first input signal I 1 of the differential amplifier 440, and passes through the second filter 436. One polarized horizontal component is detected by the second photo detector 437 and provided to the second input signal I 2 of the differential amplifier 440.

상기 제1 광 검출기(434) 및 제2 광 검출기(437)는 빛을 수광하는 포토 다이오드를 사용할 수 있다. The first photo detector 434 and the second photo detector 437 may use photodiodes for receiving light.

상기 차동 증폭기(Differential Amplifier; 440)는 상기 편광 감지부(430)로부터 제1 입력 신호와 제2 입력 신호를 각각 수신하고, 수신된 제1 입력 신호와 제2 입력 신호의 차이(Idiff= I1-I2)를 증폭하여 출력한다. The differential amplifier 440 receives a first input signal and a second input signal from the polarization detector 430, respectively, and the difference between the received first input signal and the second input signal (I diff = I 1 -I 2 ) to amplify and output.

상기 록인 증폭기(450)는 상기 초퍼(330)로부터 기준 주파수 신호를 입력받고, 상기 차동 증폭기(440)의 출력 신호를 상기 기준 주파수 신호에 고정시켜 증폭시켜 출력한다. The lock-in amplifier 450 receives a reference frequency signal from the chopper 330, fixes the output signal of the differential amplifier 440 to the reference frequency signal, and amplifies and outputs the output signal.

전술한 구성을 갖는 간섭계(40)는 광원(400)을 출발한 선형 편광 빔이 주축에 45도로 정렬된 QWP(410)를 통과하면서 원형 편광 빔이 되어 바이오 센서(10)에 입사하게 되고, 바이오 센서의 바이오 물질에 의해 광학적으로 유도되는 위상차는 입사된 원형 편광빔을 타원형 편광 빔으로 변환시키게 되며, 이러한 변화는 뒷단의 PBS에 의해 나누어져 광검출기 1,2에 의해 측정된 신호의 차이를 증폭하여 검출함으로서 매우 작은 신호를 검출할 수 있게 된다. 상기 차동 증폭기(440)로부터 출력되는 출력 신호는 상기 바이오 센서에서 유도된 복굴절도의 변화량을 증폭하여 검출한 신호이다. 따라서, 차동 증폭기(440)의 출력 신호에 따라 바이오 센서에 부착된 바이오 물질이 무엇인지를 판별하게 된다. The interferometer 40 having the above-described configuration becomes a circularly polarized beam and enters the biosensor 10 while the linearly polarized beam starting from the light source 400 passes through the QWP 410 aligned with the main axis at 45 degrees. The phase difference optically induced by the biomaterial of the sensor converts the incident circularly polarized beam into an elliptical polarized beam, which is divided by the rear end PBS to amplify the difference in the signal measured by the photodetectors 1 and 2 By detecting it, a very small signal can be detected. The output signal output from the differential amplifier 440 is a signal obtained by amplifying an amount of change in birefringence induced by the biosensor. Therefore, the biosignal attached to the biosensor is determined according to the output signal of the differential amplifier 440.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 펌핑계와 간섭계에 사용되는 광원의 종류 등은 전체 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof, this is merely an example and is not intended to limit the present invention, and those skilled in the art do not depart from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications which are not illustrated above in the scope are possible. For example, in the embodiment of the present invention, the type of light source used for the pumping system and the interferometer may be modified in various ways to improve the performance of the entire system. And differences relating to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

본 발명에 의하여, 바이오 센서를 저비용으로 대량으로 생산할 수 있게 된다. According to the present invention, the biosensor can be produced in large quantities at low cost.

또한, 본 발명에 의한 바이오 센서 측정 장치는 광학계의 구성이 매우 간단하면서도 매우 작은 신호크기를 측정할 수 있으며, 또한 추가적인 지표없이(label-free) 실시간(real-time)으로 바이오 물질의 상호작용을 모리터링할 수 있게 된다. In addition, the biosensor measuring apparatus according to the present invention is very simple in the configuration of the optical system can measure a very small signal size, and also provides a label-free real-time interaction of the biomaterials You can monitor.

또한, 종래의 흡수 스펙트럼 및 공명 각도 변화 측정을 이용한 SPR 센서는 분광기 및 회전 광학계등과 같이 정렬이 어려우면서도 고가의 광학 부품을 사용하여야 되는 반면에, 본 발명에 의한 바이오 센서 측정 장치는 광학계의 구성이 간단하면서도 더욱 정밀한 신호 검출이 가능할 뿐만 아니라 소형화에도 용이하다. In addition, while conventional SPR sensors using absorption spectrum and resonant angle variation measurement have to be difficult to align and expensive optical components such as spectrometers and rotational optical systems, the biosensor measuring apparatus according to the present invention is configured of the optical system This simple and more precise signal detection is not only possible, but also easy to miniaturize.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 바이오 센서의 금속 나노 입자의 직경의 변화에 따른 복굴절율의 변화 및 펌핑계의 광원의 출력 변화에 따른 복굴절율의 변화를 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 바이오 센서의 금속 나노 입자의 직경 크기가 증가할수록 그리고 펌핑계의 펌프 광원의 출력이 증가함에 따라 상기 바이오 센서에 유도되는 복굴절율이 증가됨을 파악할 수 있다. 한편, 도 3을 통해, 바이오 센서가 금속 나노 입자층이 없이 유리층만으로 구성된 경우(Corning glass), 펌프 광원의 출력이 증가되더라도 복굴절이 전혀 발생되지 않음을 알 수 있다. On the other hand, Figure 3 is a graph showing the change in the birefringence according to the change in the birefringence according to the change in the diameter of the metal nanoparticles of the biosensor according to the present invention and the output of the light source of the pumping system. Referring to FIG. 3, it can be seen that the birefringence induced by the biosensor increases as the diameter size of the metal nanoparticles of the biosensor increases and the output of the pump light source of the pumping system increases. On the other hand, when the biosensor is composed of only a glass layer (Corning glass) without the metal nanoparticle layer, it can be seen that birefringence does not occur at all even if the output of the pump light source is increased.

Claims (9)

표면에 바이오 물질이 부착된 바이오 센서;Biosensors having biomaterials attached to surfaces; 상기 바이오 센서에 에너지 빔(beam)을 제공하여 바이오 센서에서의 복굴절을 유도하는 펌핑계; 및A pumping system providing an energy beam to the biosensor to induce birefringence in the biosensor; And 상기 펌핑계에 의하여 상기 바이오 센서에서 유도된 복굴절에 대한 복굴절도의 변화량을 측정하는 간섭계Interferometer for measuring the amount of change in birefringence with respect to the birefringence induced by the biosensor by the pumping system 를 구비하고, 상기 간섭계에 의해 측정된 복굴절도의 변화량에 따라 상기 바이오 센서에 부착된 바이오 물질의 종류를 판단하는 바이오 센서 측정 장치.And a type of biomaterial attached to the biosensor according to the amount of change in the birefringence measured by the interferometer. 제1항에 있어서, 상기 바이오 센서는 The method of claim 1, wherein the biosensor 투명한 유전체 기판,Transparent dielectric substrate, 상기 유전체 기판위에 금속 나노 입자가 도포된 금속 나노 입자층, 및 A metal nanoparticle layer coated with metal nanoparticles on the dielectric substrate, and 상기 금속 나노 입자층의 금속 나노 입자에 바이오 물질이 링크되어 형성된 바이오 물질층을 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서 측정 장치. And a biomaterial layer formed by linking a biomaterial to the metal nanoparticles of the metal nanoparticle layer. 제2항에 있어서, 상기 금속 나노 입자층은 수 ~ 수십 나노 미터의 직경을 갖는 금속 나노 입자들로 이루어지며, 상기 금속 나노 입자층은 나노 금속 입자들의 단층 또는 다층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 센서 측정 장치. The biosensor measurement according to claim 2, wherein the metal nanoparticle layer is made of metal nanoparticles having a diameter of several tens to several tens of nanometers, and the metal nanoparticle layer is formed of a single layer or a multilayer structure of nano metal particles. Device. 제1항에 있어서, 상기 펌핑계는The method of claim 1, wherein the pumping system 펌프 광원;Pump light source; 상기 펌프 광원의 정면에 배치되되 상기 펌프 광원과 상기 바이오 센서의 동일축상에 배치되어, 상기 펌프 광원으로부터의 빔을 편광시키는 편광자(Polarizer); 및A polarizer disposed in front of the pump light source and arranged on the same axis of the pump light source and the biosensor to polarize the beam from the pump light source; And 상기 편광자와 상기 바이오 센서의 사이에 배치되되, 상기 펌프 광원과 상기 편광자와 동일축상에 배치되어, 상기 편광자로부터의 빔을 위상 지연시키는 λ/2-위상지연판(HWP);A λ / 2-phase delay plate (HWP) disposed between the polarizer and the biosensor and disposed on the same axis as the pump light source and the polarizer to retard a beam from the polarizer; 상기 편광자와 상기 바이오 센서의 사이에 배치되되, 상기 펌프 광원과 상기 편광자와 동일축상에 배치되어, 편광자로부터의 빔을 위상 지연시키는 λ/4-위상지연판(HWP);A λ / 4-phase delay plate (HWP) disposed between the polarizer and the biosensor and disposed on the same axis as the pump light source and the polarizer to retard a beam from the polarizer; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 센서 측정 장치. Biosensor measuring apparatus consisting of. 제4항에 있어서, 상기 펌핑계는 상기 λ/2-위상지연판과 상기 바이오센서의 사이에 배치되는 초퍼(Chopper)를 더 구비하고, 상기 초퍼는 상기 λ/2-위상지연판으로부터의 빔을 구형파 형태의 펄스로 변환시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서 측정 장치. The pumping system of claim 4, wherein the pumping system further comprises a chopper disposed between the λ / 2-phase delay plate and the biosensor, wherein the chopper comprises a beam from the λ / 2-phase delay plate. The biosensor measuring apparatus characterized by converting the pulse into a square wave form and outputting. 제1항에 있어서, 상기 간섭계는 The method of claim 1, wherein the interferometer 선형 편광 빔을 출력하는 프로브 광원;A probe light source for outputting a linearly polarized beam; 상기 프로브 광원의 전면에 배치되되 상기 프로브 광원과 상기 바이오 센서의 동일축상에 배치되어, 상기 프로브 광원으로부터의 선형 편광 빔을 위상 지연시켜 원형 편광빔으로 변환시키는 λ/4-위상지연판;A λ / 4-phase delay plate disposed on a front surface of the probe light source and disposed on the same axis of the probe light source and the biosensor to retard the linearly polarized beam from the probe light source and convert the linearly polarized beam into a circularly polarized beam; 상기 바이오 센서의 전면에 배치되어 상기 바이오 센서로부터 출력되는 타원형 편광빔을 위상 지연시키는 λ/2-위상지연판;A λ / 2-phase delay plate disposed in front of the biosensor to retard an elliptical polarization beam output from the biosensor; 상기 λ/2-위상지연판을 통과한 빔을 수직 편광빔과 수평 편광빔으로 분리하여 출력하는 편광 감지부;A polarization detector for dividing the beam passing through the λ / 2-phase delay plate into a vertical polarization beam and a horizontal polarization beam; 상기 편광 감지부로부터 출력되는 수직 편광빔과 수평 편광빔을 입력신호로 제공받고, 상기 입력 신호들의 차이값을 증폭하여 출력하는 차동 증폭기; 및A differential amplifier receiving a vertical polarization beam and a horizontal polarization beam output from the polarization sensing unit as input signals and amplifying a difference value between the input signals; And 상기 차동 증폭기의 출력 신호를 기준 주파수에 고정시켜 증폭하는 록인(Lock-In) 증폭기Lock-In amplifier for amplifying the output signal of the differential amplifier to a reference frequency 를 구비하고, 상기 λ/4-위상지연판과 λ/2-위상지연판의 사이에 상기 바이오 센서가 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오 센서 측정 장치. And a biosensor disposed between the λ / 4-phase delay plate and the λ / 2-phase delay plate. 제6항에 있어서, 상기 편광 감지부는 상기 바이오 센서로부터 출력된 빛의 수직 빔 및 수평 편광 빔을 각각 분리하여 검출하는 것으로서, The method of claim 6, wherein the polarization detector detects the vertical beam and the horizontal polarization beam of light output from the biosensor separately. 입력된 빔 중 수직 편광 성분은 반사시키고, 수평 편광 성분은 통과시키는 편광 빔 스플리터(PBS), A polarization beam splitter (PBS) for reflecting vertical polarization components of the input beam and passing horizontal polarization components, 상기 PBS의 반사면과 동일 축상에 배치되어, 상기 수직 편광 성분을 통과시키는 제1 필터,A first filter disposed on the same axis as the reflective surface of the PBS and allowing the vertical polarization component to pass therethrough; 상기 제1 필터를 통과한 수직 편광 빔을 검출하는 제1 광 검출기, A first photo detector for detecting a vertically polarized beam that has passed through the first filter, 상기 PBS의 정면과 동일축상에 배치되어, 상기 수평 편광 성분을 통과시키는 제2 필터,A second filter disposed on the same axis as the front surface of the PBS and passing the horizontal polarization component; 상기 제2 필터를 통과한 수평 편광빔을 검출하는 제2 광 검출기A second photo detector for detecting a horizontally polarized beam that has passed through the second filter 를 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오 센서 측정 장치. Biosensor measuring apparatus comprising a. 제6항에 있어서, 상기 록인 증폭기는 상기 펌핑계의 초퍼로부터 입력되는 기준 주파수 신호에 따라 차동 증폭기의 출력 신호를 고정하여 증폭시키는 것을 특징으로 하는 바이오 센서 측정 장치. The biosensor measuring apparatus of claim 6, wherein the lock-in amplifier fixes and amplifies the output signal of the differential amplifier according to a reference frequency signal input from the chopper of the pumping system. 투명한 유전체 기판;Transparent dielectric substrates; 상기 유전체 기판위에 금속 나노 입자가 도포된 금속 나노 입자층; 및 A metal nanoparticle layer coated with metal nanoparticles on the dielectric substrate; And 상기 금속 나노 입자층의 금속 나노 입자에 바이오 물질이 링크되어 형성된 바이오 물질층;A biomaterial layer formed by linking a biomaterial to metal nanoparticles of the metal nanoparticle layer; 을 구비하고, 상기 금속 나노 입자층은 금속 나노 입자들이 단층 또는 다층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 센서. And a metal nanoparticle layer, wherein the metal nanoparticles have a single layer or a multilayer structure.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102095701A (en) * 2010-11-12 2011-06-15 重庆大学 Method for online separation and measurement of biomass concentration by optical fiber attenuation total-reflection sensor
KR101235274B1 (en) * 2011-08-23 2013-02-21 서강대학교산학협력단 Long-term stabilized heterodyne interferometer and readout sensor for biochemical fluidic channel using the interferometer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4657105B2 (en) * 2002-12-20 2011-03-23 ハインズ インスツルメンツ インコーポレイテッド Measurement of out-of-plane birefringence
FR2872910B1 (en) 2004-07-07 2006-10-13 Nanoraptor Sa OPTICAL COMPONENT FOR OBSERVING A NANOMETRIC SAMPLE, SYSTEM COMPRISING SUCH A COMPONENT, ANALYSIS METHOD USING THE SAME, AND APPLICATIONS THEREOF

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102095701A (en) * 2010-11-12 2011-06-15 重庆大学 Method for online separation and measurement of biomass concentration by optical fiber attenuation total-reflection sensor
KR101235274B1 (en) * 2011-08-23 2013-02-21 서강대학교산학협력단 Long-term stabilized heterodyne interferometer and readout sensor for biochemical fluidic channel using the interferometer

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