어레이형 색변환 센서 및 이의 제조방법
Arrayed colorimetric sensor and its fabrication method
특허 요약
본 발명은 색상 변화를 이용하여 화학종을 인지할 수 있는 색변환 화학센서 및 이를 제작하는 방법에 관한 것이다. 제안된 센서 제작 방법은 레이저 광흡수에 의해서 선택적인 영역의 물질을 제거하는 방법을 이용하여 색변환 감지영역을 특정 위치로 국한하는 장벽을 형성하는 것을 핵심으로 하여, 다공성시트 상에 다양한 모양 및 크기를 가지는 화학센서를 재현성 있게 제작할 수 있다는 장점을 가진다. 특히 복수개의 감지영역을 가지는 고밀도 색변환 화학센서 어레이를 효율적으로 제작할 수 있다. 구체적인 센서 제작방법은 다공성시트를 지지기판에 고정하는 단계, 레이저 절제 공정을 통하여 다공성시트에 감지영역을 형상화하는 단계, 검출용액을 감지영역에 분주/건조하여 감지막을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 동일한 레이저 절제 공정을 이용하여 나노섬유 고분자막을 이용한 색변환 센서 어레이칩을 제작 가능하다.
청구항
번호청구항
1

다공성시트와 지지기판을 고정하는 단계;레이저 광원을 이용하여 다공성시트의 특정 영역을 레이저 절제함으로써 다공성시트에 적어도 하나 이상의 감지영역 및 절제영역을 형성하는 단계;감지영역에 검출용액을 선택적으로 분주하여 색변환 감지막을 형성하는 단계를 포함하며,절제영역은 감지영역을 둘러싸서 완전히 고립시키고, 절제영역의 깊이는 다공성시트의 두께와 동일하거나 작으며, 절제영역의 폭은 0.125 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

2

제1항에 있어서,다공성시트는 셀룰로오스, 나이트로셀룰로오스, 셀룰로오스아세테이트, 유리섬유, 나일론, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르설폰 중에서 선택되는 1종 이상을 이용하여 제조하고, 다공성시트의 두께는 100 내지 700 ㎛, 다공성시트의 겉보기 밀도는 0.2 내지 0.7 g/㎤, 다공성시트의 다공도는 45 내지 95%인 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

3

제1항에 있어서,지지기판은 50 내지 500 ㎛ 두께의 고분자필름이고, 50 내지 150℃의 열압착 공정을 이용하여 지지기판과 다공성시트를 고정하는 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

4

제1항에 있어서,지지기판으로 라미네이션 필름 또는 접착제가 도포된 필름을 사용하거나, 다공성시트와 지지기판 사이에 파라필름 또는 접착제 박막으로 구성되는 접착성 부가층을 삽입하고, 열압착 공정을 이용하여 지지기판과 다공성시트를 고정하는 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

5

제1항에 있어서,레이저 절제공정은 20 내지 100 W의 최대 출력을 가지는 레이저 기기를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

6

제1항에 있어서,감지영역은 공기 중에 개방되고, 감지영역의 크기는 2 내지 10 mm, 감지영역의 수는 2 내지 1000개인 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

7

삭제

8

제1항에 있어서,검출용액은 pH 지시약, 금속-프탈로시아닌 화합물, 금속-포피린 화합물, 용매화 발색염료, 레독스 금속염 화합물, 발색 집합체 화합물 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 용액이고, 드랍 캐스팅 방법을 이용하여 감지영역에 검출용액을 선택적으로 분주하는 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

9

전기방사 공정을 이용하여 포획기판에 나노섬유 고분자막을 형성하는 단계;레이저 광원을 이용하여 나노섬유 고분자막의 특정 영역을 레이저 절제함으로써 나노섬유 고분자막에 적어도 하나 이상의 감지영역 및 절제영역을 형성하는 단계;나노섬유 고분자막에 지지기판을 부착하는 단계;포획기판을 제거하는 단계;감지영역에 검출용액을 선택적으로 분주하여 색변환 감지막을 형성하는 단계를 포함하며,절제영역은 감지영역을 둘러싸서 완전히 고립시키고, 절제영역의 깊이는 나노섬유 고분자막의 두께와 동일하거나 작으며, 절제영역의 폭은 0.125 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

10

제9항에 있어서,나노섬유 고분자막은 폴리아크릴로나이트릴, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피놀리돈, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스타이렌, 폴리카보네이트, 셀룰로오스를 이용하여 제조하고, 나노섬유 고분자막의 두께는 50 내지 500 ㎛, 나노섬유 고분자막의 섬유직경은 0.05 내지 5 ㎛, 나노섬유 고분자막의 다공도는 75 내지 95%인 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

11

제9항에 있어서,포획기판은 Al, Cu, Ni, Fe 중에서 선택되는 1종 이상의 금속막이고, 포획기판의 두께는 10 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 색변환 센서의 제조방법.

12

지지기판;지지기판 상에 고정되고, 적어도 하나 이상의 감지영역 및 이 감지영역을 둘러싸서 완전히 고립시킨 적어도 하나 이상의 절제영역을 갖는 다공성시트를 포함하며,절제영역의 깊이는 다공성시트의 두께와 동일하거나 작으며, 절제영역의 폭은 0.125 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 색변환 센서.

13

지지기판;지지기판 상에 고정되고, 적어도 하나 이상의 감지영역 및 이 감지영역을 둘러싸서 완전히 고립시킨 적어도 하나 이상의 절제영역을 갖는 나노섬유 고분자막을 포함하며,절제영역의 깊이는 나노섬유 고분자막의 두께와 동일하거나 작으며, 절제영역의 폭은 0.125 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 색변환 센서.