KR20170036891A - 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법 및 이에 사용되는 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 테라헤르츠 전자기파를 이용한 (농약 등의) 잔류량 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테라헤르츠 전자기파 영역에서 작동하는 메타부를 가지는 센싱칩을 사용하여 과일 등의 대상 물체에 분포하는 미량의 농약을 매우 높은 민감도와 선택성을 가지고 검출할 수 있고, 특히 측정 대상 농약의 양에 따라 센싱칩을 통과 또는 반사되어 측정되는 광의 투과율 또는 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 대상 농약의 잔류량을 판단하는 정량분석에도 이용할 수 있는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법 및 이에 사용되는 디바이스에 관한 것이다.
Description
본 발명은 테라헤르츠 전자기파를 이용한 (농약 등의) 잔류량 검출방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 테라헤르츠 전자기파 영역에서 작동하는 메타부를 가지는 센싱칩을 사용하여 과일 등의 대상 물체에 분포하는 미량의 농약을 매우 높은 민감도와 선택성을 가지고 검출할 수 있고, 특히 측정 대상 농약의 양에 따라 센싱칩을 통과 또는 반사되어 측정되는 광의 투과율 또는 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 대상 농약의 잔류량을 판단하는 정량분석에도 이용할 수 있는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법 및 이에 사용되는 디바이스에 관한 것이다.
병과 해충으로부터 농작물을 보호하기 위하여 사용한 농약은 그 사용목적을 달성한 후에도 농산물 및 토양, 하천 등 자연환경에 잔존하게 되며 이를 잔류농약이라고 한다. 농작물의 보다 높은 생산성에만 관심을 두고 있던 과거와 달리 현대사회는 소득수준의 향상, 건강에 대한 관심이 증대되어 잔류농약 측정과 같은 농산물의 안전관리에 대한 관심이 높아지고 있다.
이러한, 잔류농약 분석의 일반적인 단계는 하기의 특허문헌처럼 추출, 정제, 기기분석 등의 과정을 거쳐 수행한다.
<특허문헌>
특허 제10-1050421호(2011. 07. 13. 등록) "잔류 농약 검출용 키트 및 이를 이용한 잔류농약 검출방법"
하지만, 종래의 잔류농약 분석 방법은 추출, 정제, 기기분석 등의 여러 단계를 거쳐 많은 시간이 소요되는 문제가 있고, 분석 시료의 추출의 단계에서 전수조사가 불가능하여 표본을 추출하여 조사하는 방식이 불가피하였다.
따라서, 농산물의 각종 잔류농약을 신속하게 측정하는 기술이 필요하다. 또한, 통상 과일 등의 농산물 표면에 소량으로 존재하는 잔류농약을 대상으로 하여서도 정확하고 신속하게 그 잔류량을 검출해낼 수 있는 기법이 가장 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은, 테라헤르츠 전자기파 영역에서 작동하는 메타부를 가지는 센싱칩을 사용하여 과일 등의 대상 물체에 분포하는 미량의 농약에 대해서도 매우 높은 민감도와 선택성을 가지고 구별 및 센싱할 수 있는 검출방법 및 그에 사용되는 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 측정 대상 농약의 양에 따라 센싱칩을 통과 또는 반사되어 측정되는 광의 투과율 또는 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 대상 농약의 잔류량을 판단하는 정량분석에도 이용할 수 있는 검출방법 및 그에 사용되는 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 메타부를 가지는 센싱칩의 기판을 유연한 재질로 형성하여 굴곡진 형태의 대상 물체 상에도 센싱칩을 용이하게 위치시켜 농약의 잔류량을 검출할 수 있는 검출방법 및 그에 사용되는 디바이스를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법 및 이에 사용되는 디바이스는 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법은 측정 대상 농약 성분의 고유 흡수 주파수에 상응하는 주파수를 증폭시키도록 패턴이 형성된 메타부를 가지는 센싱칩을 이용하여, 미량의 농약에 테라헤르츠 전자기파를 조사하여 측정 대상 농약 성분의 잔류량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법은 측정 대상 농약 성분이 분포된 물체 상에 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 패턴이 형성된 메타부를 가지는 센싱칩을 위치시키는 대상위치단계와; 상기 메타부 상에 테라헤르츠 전자기파를 조사하는 광조사단계와; 상기 센싱칩을 통과하여 상기 물체를 통과하거나, 상기 센싱칩을 통과한 후 상기 물체에서 반사되어 상기 센싱칩을 다시 통과하는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화를 측정하여 측정 대상 농약 성분을 특정하는 대상특정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법에 있어서 상기 대상특정단계는 측정 대상 농약 성분의 고유 흡수 주파수와 패턴이 형성된 메타부의 투과 공명 주파수가 상응함에 따라 투과율 또는 주파수 변화가 증대되는 것에 기인하여 측정 대상 농약 성분을 특정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법에 있어서 상기 검출방법은 측정대상 농약 성분의 잔류량에 따라 측정되는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 측정대상 농약 성분의 잔류량을 판단하는 잔류량분석단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법에 있어서 상기 패턴은 폭이 10nm~1um 사이, 두께가 100nm~1um 사이, 길이가 10um~1mm 사이에서 슬릿형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법에 있어서 상기 패턴은 복수의 패턴이 일정 간격으로 배열된 어레이 형태를 이루며, 패턴 사이의 간격이 가로가 1nm~1mm 사이, 세로가 1nm~1mm 사이에서 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법에 있어서 상기 센싱칩은 유연한 재질의 기판상에 메타부를 형성하여, 굴곡진 형태와 같은 다양한 외형을 갖는 물체 상에도 센싱칩을 용이하게 위치시켜 농약 성분의 잔류량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 검출방법에 사용되는 디바이스는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 검출방법에 사용되는 센싱칩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 테라헤르츠 전자기파 영역에서 작동하는 메타부를 가지는 센싱칩을 사용하여 과일 등의 대상 물체에 분포하는 미량의 농약에 대해서도 매우 높은 민감도와 선택성을 가지고 구별 및 센싱할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은, 측정 대상 농약의 양에 따라 센싱칩을 통과 또는 반사되어 측정되는 광의 투과율 또는 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 대상 농약의 잔류량을 판단하는 정량분석에도 이용할 수 있는 효과를 갖는다.
본 발명은, 메타부를 가지는 센싱칩의 기판을 유연한 재질로 형성하여 굴곡진 형태의 대상 물체 상에도 센싱칩을 용이하게 위치시켜 농약의 잔류량을 검출할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류량 검출방법을 설명하기 위한 참고도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잔류량 검출방법을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 잔류량 검출방법을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 농약 성분별 테라헤르츠 주파수 대역에서 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 잔류량 검출방법에 사용되는 센싱칩의 사시도.
도 6은 도 1의 잔류량 검출방법을 이용하여 methomyl의 측정 결과를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잔류량 검출방법을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시례에 따른 잔류량 검출방법을 설명하기 위한 참고도.
도 4는 농약 성분별 테라헤르츠 주파수 대역에서 흡수 스펙트럼을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 잔류량 검출방법에 사용되는 센싱칩의 사시도.
도 6은 도 1의 잔류량 검출방법을 이용하여 methomyl의 측정 결과를 나타내는 그래프.
이하에서는 본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법 및 이에 사용되는 디바이스의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법을 도 1 내지 6을 참조하여 설명하면, 상기 검출방법은 측정 대상 농약 성분의 고유 흡수 주파수에 상응하는 주파수를 증폭시키도록 패턴이 형성된 메타부(11)를 가지는 센싱칩(1)을 이용하여, 농약에 테라헤르츠 전자기파(이하, '테라파'라 함)를 조사하여 농약 성분의 특정 및 특정된 농약 성분의 잔류량(농도)을 측정하여, 미량의 농약 성분을 매우 높은 민감도와 선택성을 가지고 구별 및 센싱할 수 있는 것을 특징으로 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 미량의 농약 성분을 선택적으로 구별하고 그 농도(잔류량)를 측정하는 것은 매우 어려운 일인데, 본 발명은 측정 대상 특정 농약 성분의 고유 흡수 주파수에 상응하는 주파수를 증폭시키도록 패턴이 형성된 메타부(11)를 가지는 센싱칩(1)을 이용하여 농약에 테라파를 조사하여 마량(또는 저농도)의 농약 성분을 특정(분별) 및 잔류량(농도)을 측정할 수 있게 하는 것이다. 상기 농약에는 다양한 성분이 사용되는데, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 농약 성분의 각각은 테라헤르츠 주파수 대역에서 다른 흡수 스펙트럼을 가지게 된다. 예컨대, 메토밀(methomyl)의 경우 1.0THz 파장에서 고유의 흡수 피크를 나타내게 되고, 크렉소심(kresoxim)의 경우 1.5THz 파장에서 고유의 흡수 피크를 나타내게 된다. 미량(또는 저농도)의 농약 성분을 선택적으로 특정하고 잔류량을 측정하기 위해서, 본 발명은 각각의 농약 성분이 테라헤르츠 주파수 대역의 서로 다른 주파수에서 흡수 피크값을 가짐을 이용하여, 측정하고자 하는 특정 농약 성분의 고유한 흡수 주파수에 맞추어 메타부(11)를 디자인하고 테라파를 조사하여, 상기 테라파가 대상이 되는 특정 농약 성분에만 반응하여 증폭된 신호를 주고, 나머지 농약 성분에는 크게 반응하지 않게 됨을 이용한 것이다. 이와 같은 원리로 여러 가지 농약 성분이 섞여 있는 대상 물질에서 농도를 알고자 하는 특정 농약 성분만 선택적으로 측정할 수 있게 되며, 미량(또는 저농도) 상태에서도 측정이 가능하게 된다.
상기 검출방법을 구체적으로 설명하기에 앞서 상기 검출방법에 사용되는 디바이스를 먼저 살펴보면, 상기 디바이스는 테라파 영역에서 작동하는 메타부(11)를 가지는 센싱칩(1)과, 상기 센싱칩(1)에 테라파를 조사하는 조사장치(미도시)와, 상기 센싱칩(1)을 통과하는 테라파의 투과율 또는/및 주파수 변화를 측정하여 농약 성분을 특정하고 특정된 농약성분의 잔류량(농도)을 결정하는 검출장치(미도시) 등을 포함한다.
상기 센싱칩(1)은 테라파 영역에서 작동하는 구성으로, 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 패턴이 형성된 메타부(11)와, 상기 메타부(11)의 일측에 위치하여 상기 메타부(11)를 지지하며 투명한 소재로 이루어지는 기판(12) 등을 포함한다.
상기 메타부(11)는 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 패턴(111)이 형성되는 구성으로, 예컨대 상기 패턴(111)은 도 5에 도시된 바와 같이 상하 관통형성되는 슬릿 형태를 가지고 복수의 패턴(111)이 일정 간격으로 배열된 어레이 형태를 가진다. 상기 메타부(11)는 일정한 소재로 이루어지나, 바람직하게는 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 금속으로 이루어진다. 상기 메터부(11)는 얇은 두께를 가지는 금속으로 이루어지므로 일정 탄성을 가져 쉽게 휘어지는 것이 가능하다. 상기 패턴(111)은 일정한 형태, 크기 및 간격(이하, '스펙'이라 함)을 가지나, 바람직하게는 폭(w)이 10nm~1um 사이, 두께(t)가 100nm~1um 사이, 길이(l)가 10um~1mm 사이에서 형성되고, 패턴(111) 사이의 간격이 가로(d1)가 1nm~1mm 사이, 세로(d2)가 1nm~1mm 사이에서 형성된다. 상기 메타부(11)를 이루는 소재 및/또는 상기 패턴(111)의 스펙을 조절하여 상기 센싱칩(1)의 투과 공명 주파수를 달리하여 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 것이 가능한데, 구체적인 예는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 기판(12)은 상기 메타부(11)의 일측에 위치하여 상기 메타부(11)를 지지하는 구성으로, 일정한 소재로 이루어지나 바람직하게는 석영, 규소, 사파이어, 유리, 합성수지 등의 투명한 소재로 이루어진다. 상기 센싱칩(1)은 사과 등과 같이 굴곡진 물체의 표면에 위치시킨 후, 특정 농약 성분의 잔류량을 측정하는 것도 가능하도록 상기 기판(12)이 유연한 소재(예컨대, 일정 탄성을 가진 합성수지 등)로 이루어져 상기 센싱칩(1)이 탄성을 가져 쉽게 휘어지도록 할 수도 있다.
상기 조사장치는 상기 센싱칩(1)에 테라헤르츠 전자기파를 조사하는 구성으로, 예컨대 0.1 내지 5THz의 주파수를 가진 테라파를 조사한다. 상기 검출장치는 상기 센싱칩(1)을 통과하는 테라파의 투과율 또는/및 주파수 변화를 측정하여 농약 성분을 특정하고 특정된 농약 성분의 잔류량을 결정한다. 상기 센싱칩(1)을 농작물과 같은 물체의 표면에 위치시키거나 상기 센싱칩(1)의 메타부(11)에 시료를 떨어뜨린 후, 상기 센싱칩(1)에 상기 조사장치를 이용하여 테라파를 조사하고, 상기 센칭칩(1)을 통과하는 테라파의 투과율 또는 주파수의 변화를 상기 검출장치가 검출하여, 농약 성분을 특정하고 특정된 농약성분의 잔류량을 측정하게 되는데 이에 대해서는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
앞서 설명한 기술적 사상과 디바이스를 이용하여 일 실시예에 따른 농약 성분의 검출방법을 도 1 등을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 상기 검출방법은 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 패턴이 형성된 메타부(11)를 가지는 센싱칩(1) 상에 측정 대상 농약 성분(시료)을 분포시키는 대상분포단계와, 상기 메타부(11) 상의 측정 대상 농약 성분에 테라헤르츠 전자기파를 조사하는 광조사단계와, 상기 센싱칩(1)을 통과하는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화를 측정하여 농약 성분을 특정하는 대상측정단계;를 포함한다. 위의 일 실시예의 경우는 강물, 음료수, 과즙 등의 액체 시료에 잔존하는 농약 성분의 잔류량을 측정하는 경우에 이용될 수 있다.
상기 대상분포단계는 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 패턴이 형성된 메타부(11)를 가지는 센싱칩(1) 상에 측정 대상 농약 성분(시료)을 분포시키는 단계로, 측정 대상 특정 농약 성분의 흡수 주파수와 상응하는 투과 공명 주파수를 가지는 센싱칩(1)의 메타부(11) 상에 측정 대상 농약 성분을 분포시킨다. 예컨대, 상기 대상분포단계에서는 메토밀(methomyl)의 농약 성분을 특정하기 위해서는, 투과 공명 주파수가 메토밀의 농약 성분의 흡수 주파수에 동일하거나 일정 범위에 있는 즉 상응하는 투과 공명 주파수를 가지는 센싱칩(1)의 메타부(11) 상에 상기 시료를 분포시키게 된다. 즉, 상기 대상분포단계에서는 측정하고자 하는 농약 성분에 맞추어 각각 센싱칩(1)을 디자인하여 상기 센싱칩(1) 상에 시료를 분포시킨다.
상기 광조사단계는 상기 대상분포단계 후에 상기 메타부(11) 상의 측정 대상 농약 성분(시료)에 테라헤르츠 전자기파를 조사하는 단계로, 상기 조사장치에 의해 0.1 내지 5THz의 테라파가 조사되게 된다.
상기 대상특정단계는 상기 센싱칩(1)을 통과하는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화를 측정하여 농약 성분을 특정하는 단계로, 측정 대상 농약 성분의 흡수 주파수와 패턴이 형성된 메타부(11)의 투과 공명 주파수가 상응함에 따라 투과율 또는 주파수 변화가 증폭되는 것에 기인하여 농약 성분을 특정한다. 예컨대, 시료에 메토밀의 농약 성분이 존재한다고 가정시, 메토밀의 농약 성분의 흡수 주파수에 상응하는 투과 공명 주파수를 가지는 센싱칩을 이용하여 측정하는 경우, 테라파의 투과율 또는/및 주파수의 변화가 크게 되며(투과율 또는/및 주파수의 변화가 일정 범위 이상), 시료에 크렉소심(kresoxim)의 농약 성분이 존재한다고 가정시, 메토밀의 농약 성분의 흡수 주파수에 상응하는 투과 공명 주파수를 가지는 센싱칩을 이용하여 측정하는 경우, 테라파의 투과율 또는/및 주파수의 변화가 작게 되므로(투과율 또는/및 주파수의 변화가 일정 범위 이하), 센싱칩(1)을 투과하는 테라파의 투과율 또는/및 주파수의 변화를 고려하여 농약 성분을 특정할 수 있게 된다.
한편, 상기 검출방법은 측정 대상 농약 성분의 잔류량(농도)에 따라 센싱칩을 통과하여 측정되는 테라파의 투과율 또는/및 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 농약 성분의 잔류량(농도)을 판단하는 잔류량분석단계;를 추가로 포함할 수 있다. 상기 측정방법은 측정 대상 농약 성분의 많고 적음에 따라 센싱칩을 통과하여 측정되는 데라파의 투과율 또는/및 주파수 변화의 증가폭 역시 다르게 측정되므로, 측정되는 테라파의 투과율 또는/및 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 농약 성분의 잔류량에 대한 정량적 데이터를 판단, 제공할 수 있다. 일 예로, 메토밀의 농약 성분의 흡수 주파수와 상응하는 투과 공명 주파수를 가지는 센싱칩(기판은 규소(두께 500um)로 이루어지고, 메타부는 금(두께 130nm)로 이루어지며, 패턴은 폭 500nm, 길이 60um, 두께 130nm임)을 제조하고, 상기 센싱칩(1)의 메타부(11) 상에 메토밀의 농도를 달리하는 시료(완충용액(PBS)과 메토밀로 이루어지며, 각 시료의 메토밀의 농도는 0, 62, 125, 1000ppm임)를 한 방울을 떨어뜨린 후, 상기 시료에 테라파를 조사하고 상기 센싱칩(1)을 투과한 테라파의 투과율과 주파수 변화를 측정한 결과를 나타내는 그래프가 도 6(NA는 센싱칩(1)에 시료를 분포시키지 않고 센싱칩(1)에 테라파를 조사한 후 센싱칩(1)을 투과한 테라파의 투과율과 주파수를 나타냄)인데, 도 6을 보면 메토밀의 농도에 따라 투과율과 주파수가 변함을 알 수 있어, 테라파의 투과율과 주파수의 변화 폭을 고려하여 농약 성분의 정략적 분석이 가능하게 된다.
앞서 설명한 기술적 사상과 디바이스를 이용하여 다른 실시예에 따른 농약 성분의 검출방법을 도 2 및 3 등을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 상기 검출방법은 측정 대상 농약 성분이 분포된 물체(100) 상에 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 패턴이 형성된 메타부(11)를 가지는 센싱칩(1)을 위치시키는 대상위치단계와; 상기 메타부(11) 상에 테라헤르츠 전자기파를 조사하는 광조사단계와; 상기 센싱칩(1)을 통과하여 상기 물체(100)를 통과하거나, 상기 센싱칩(1)을 통과한 후 상기 물체(100)에서 반사되어 상기 센싱칩(1)을 다시 통과하는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화를 측정하여 측정 대상 농약 성분을 특정하는 대상특정단계와; 측정대상 농약 성분의 잔류량에 따라 측정되는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 측정대상 농약 성분의 잔류량을 판단하는 잔류량분석단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 위의 다른 실시예에 따른 검출방법은 앞서 설명한 메타부(11)에 시료(농약 성분)를 떨어뜨린 후 테라파를 조사하고 상기 센싱칩(1)을 투과한 테라파의 투과율과 주파수의 변화를 이용하는 방법과 달리, 상기 센싱칩(1)을 농약 성분이 분포된 사과, 배, 상추 등의 농작물(물체)의 상측에 위치시킨 후 상기 센싱칩(1)에 테라파를 조사하여, 상기 센싱칩(1)을 통과하여 도 2에 도시된 바와 같이 물체(예컨대, 상추, 깻잎 등)를 투과하거나, 도 3에 도시된 바와 같이 물체(예컨대, 사과, 배 등)에서 반사되어 상기 센싱칩(1)을 다시 통과한 테라파의 투과율과 주파수의 변화를 이용하여 물체에 분포된 농약 성분을 특정하고 특정된 농약 성분의 잔류량(농도)을 측정하는 차이만 있을 뿐, 측정하고자 하는 농약 성분의 흡수 주파수에 상응하는 투과 공명 주파수를 가지는 센싱칩을 이용하여 테라파의 증폭을 통해 농약 성분을 특정하고 특정된 농약 성분의 농도를 측정하는 기본 원리는 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 다른 실시예에 따른 농약 성분의 검출방법을 이용하는 경우, 농산물을 파손하지 않고 각종 잔류농약을 신속하게 측정하는 것이 가능하게 된다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 센싱칩 11: 메타부 12: 기판
111: 패턴
111: 패턴
Claims (8)
- 측정 대상 농약 성분의 고유 흡수 주파수에 상응하는 주파수를 증폭시키도록 패턴이 형성된 메타부를 가지는 센싱칩을 이용하여, 미량의 농약에 테라헤르츠 전자기파를 조사하여 측정 대상 농약 성분의 잔류량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법.
- 제1항에 있어서, 상기 검출방법은
측정 대상 농약 성분이 분포된 물체 상에 특정 주파수를 선택적으로 증폭시키는 패턴이 형성된 메타부를 가지는 센싱칩을 위치시키는 대상위치단계와;
상기 메타부 상에 테라헤르츠 전자기파를 조사하는 광조사단계와;
상기 센싱칩을 통과하여 상기 물체를 통과하거나, 상기 센싱칩을 통과한 후 상기 물체에서 반사되어 상기 센싱칩을 다시 통과하는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화를 측정하여 측정 대상 농약 성분을 특정하는 대상특정단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법. - 제2항에 있어서, 상기 대상특정단계는
측정 대상 농약 성분의 고유 흡수 주파수와 패턴이 형성된 메타부의 투과 공명 주파수가 상응함에 따라 투과율 또는 주파수 변화가 증대되는 것에 기인하여 측정 대상 농약 성분을 특정하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법. - 제2항에 있어서, 상기 검출방법은
측정대상 농약 성분의 잔류량에 따라 측정되는 테라헤르츠 전자기파의 투과율 또는 주파수 변화의 증가폭의 과소를 기준으로 측정대상 농약 성분의 잔류량을 판단하는 잔류량분석단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법. - 제2항에 있어서, 상기 패턴은
폭이 10nm~1um 사이, 두께가 100nm~1um 사이, 길이가 10um~1mm 사이에서 슬릿형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법. - 제5항에 있어서, 상기 패턴은
복수의 패턴이 일정 간격으로 배열된 어레이 형태를 이루며, 패턴 사이의 간격이 가로가 1nm~1mm 사이, 세로가 1nm~1mm 사이에서 형성되는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법. - 제4항에 있어서, 상기 센싱칩은
유연한 재질의 기판 상에 메타부를 형성하여, 굴곡진 형태와 같은 다양한 외형을 갖는 물체 상에도 센싱칩을 용이하게 위치시켜 농약 성분의 잔류량을 검출할 수 있는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항의 검출방법에 사용되는 센칭칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 테라헤르츠 전자기파를 이용한 고민감도 잔류량 검출방법에 사용되는 디바이스.
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