• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.3 no.2
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• pp.50-56
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• 1994

Fiber-optic biosensor for the detection of organophosphorus compounds in a contaminated water was developed, which was the component of pesticides and agricultural agent. The detection principle of designed sensor was the pH variance induced by a reaction of acetylcholinesterase enzyme inhibited by organophosphorus compounds. The pH variance was detected by the optical system to measure the organophosphorus compounds. Litmus was selected as the pH-sensitive dye suitable to the enzyme reaction and a light source to be detected by the optical system. The enzyme entrapped in Ca-alginate gel was immobilized at the inner wall to maintain the high activity of enzyme and to be reused for a long period. The optical fiber was used to miniaturize and control remotely the sensor system. The He-Ne laser with 632 nm was selected as the light source to prevent light intensity fluctuation by the product. Cheap plastic optical fibers were used as the transmission part of the light and the phototransistor was used as the reception part of light based on the wavelength of He-Ne laser. The proposed fiber-optic biosensor has the linear analytical range of 0 ppm-1.5 ppm with response time of 5 minutes.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 2001.11a
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• pp.835-838
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• 2001

• Polymer(Korea)
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• v.29 no.6
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• pp.613-616
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• 2005

In this word as the first step to develop optical biosensors for a single cell level analysis, the preparation method of nano-scale polymer hydrogel spheres containing an enzyme was set up and the feasibility of the spheres as optical biosensors was investigated. The horseradish peroxidase (HRP) was encapsulated in the PEG hydrogel spheres by suspension photopolymerization, yielding spheres of the average size of 305 nm. After the polymerization, the incorporation and activity of HRP within the spheres were determined by the production of fluorescence resulted from the enzymatic reaction between HRP and $\H_{2}O_{2}$. The fluorescence emission response of the HRP-loaded PEG hydrogel spheres increased by nearly 300$\%$ as hydrogen peroxide concentration was changed from 0 to 11 nM in the presence of Amplex Red. The results suggest that the method to prepare the PEG hydrogel nanospheres containing an enzyme could be used for developing optical biosensors to measure various analytes in the very small samples like a single cell.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.02a
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• pp.88-89
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• 2003

산업이 고도로 발달함에 따라 생산 부품의 소형화와 정밀도가 크게 요구되고 있다. 특히 최첨단 제품인 반도체와 광통신 부품, 그리고 광학 부품 등에 있어 이러한 추세가 두드러지게 나타나고 있다. 이에 따라 이들 부품들에 대한 제조 공정 못지 않게 초정밀 측정에 대한 관심도 꾸준히 늘고 있다. 뿐만아니라 요즘 새롭게 부각되고 있는 생명 공학 기술(Bio-Technology)과 나노기술(Nano-Technology)을 이용한 바이오센서나 칩, 그리고 타소 나노 튜브 등을 제작하거나 검사를 할 때도 초정밀 측정을 필요로 하게 된다. (중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.80-80
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• 2008

바이오 센서 응용 연구에 많이 사용되는 금(Au) 나노 입자를 이용한 국소 표면 플라즈몬 공명(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)에 의한 산란광을 검출하는데 주로 이용되는 암시야(dark field) 현미경 검출 방식에 관한 전산모사를 통하여 입사광의 입사 방식에 따른 산란광 세기를 정량적으로 분석하였다. 전산모사 기법으로는 국소 표면 플라즈몬 공명의 동역학적인 현상을 모사할 수 있는 유한차분시간영역(Finite Difference Time Domain, FDTD) 기법을 이용하였는데, 이러한 기법이 암시야 현미경 전산 모사에 유효함을 우선적으로 검증하였다. 암시야 현미경 검출 방식의 모사에서 입사 광원의 반사 입사 방식과 투과 입사 방식을 비교하였고, 각각의 방식에 서 입사광의 입사각에 따른 산랑광 세기를 계산하였다. 이러한 전산모사를 통하여 프리즘을 통한 내부 전반사(Total Internal Reflection, TIR) 방식에서 입사 광원의 임계각 근처에서 많이 발생하는 에바네슨트 장(evanescent field)을 결합하는 경우 산란광 세기가 증가함을 관찰하였고, 이러한 세기의 변화를 프레넬(Fresnel) 방정식에 의해 계산된 에바네슨트 장의 세기 분포와 비교 분석하였다.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.23 no.2
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• pp.163-168
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• 2023

In this paper, a novel platform for chemical sensing and biosensing is presented. The working principle is based on the coupling efficiency and interference properties of optical directional coupler (DC) and multimode interference coupler (MMIC). It has been realized using planar technology to allow integration on a silicon substrate. Firstly, the dispersion curves of DC and MMIC is described, and the design specification of an optimized slot optical waveguide to increase waveguide sensitivity is selected. Next, the sensor response to the refractive index change of sensing analyte is numerically simulated. The numerical results reveal that high effective index change per refractive index unit (RIU) change of analyte is obtained, and the sensitivity can be tuned using the DC and MMIC design technique.

• KSBB Journal
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• v.24 no.1
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• pp.1-8
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• 2009

In the past decade, we have observed rapid advances in the development of biochips in many fields including medical and environmental monitoring. Biochip experiments involve immobilizing a ligand on a solid substrate surface, and monitoring its interaction with an analyte in a sample solution. Metal nanoparticles can display extinction bands on their surfaces. These charge density oscillations are simply known as the localized surface plasmon resonance (LSPR). The high sensitivity of LSPR has been utilized to design biochips for the label-free detection of biomolecular interactions with various ligands. LSPR-based optical biochips and biosensors are easy to fabricate, and the apparatus cost for the evaluation of optical characteristics is lower than that for the conventional surface plasmon resonance apparatus. Furthermore, the operation procedure has become more convenient as it does not require labeling procedure. In this paper, we review the recent advances in LSPR research and also describe the LSPR-based optical biosensor constructed with a core-shell dielectric nanoparticle biochip for its application to label-free biomolecular detections such as antigen-antibody interaction.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.420-420
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• 2014

최근, 과학 기술이 발달함에 따라 현장에서의 실시간 검사 및 자가 지단 등 질병 치유에 대한 사람들의 관심이 증가하고 있으며, 이에 따라 의료, 환경, 산업과 같은 많은 분야에서 바이오 센서에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 중, EGFET는 전해질 속의 각종 이온 농도를 전기적으로 측정하는 바이오 센서로, 외부 환경으로부터 안전하고, 제작이 쉬우며, 재활용이 가능하여 비용을 절감 할 수 있다는 장점을 가지고 있다 [1]. EGFET는 감지부와 FET부로 분리된 구조를 가지고 있으며, 감지부의 감지막으로는 Al2O3, HfO2, $TiO_2$, SnO2 와 같은 다양한 물질들이 사용되고 있다. 그 중, SnO2는 우수한 감도와 안정성을 가지고 있는 물질로 추가적인 열처리 공정 없이도 우수한 감지 특성을 나타내기 때문에 본 연구에서 감지막으로 사용하였다. 한편, EGFETs 의 FET부로는 기존의 비정질 실리콘 TFTs 에 비해 10배 이상의 높은 이동도와 온/오프 전류비를 갖는 InGaZnO 를 채널층으로 사용한 TFTs 를 사용하였다. a-IGZO 는 넓은 밴드 갭으로 인해 가시광 영역에서 투명하며, 향후 투명 바이오센서 제작 시, 물질들 사이의 반응을 전기적 신호뿐만 아니라 광학적인 분석 방법으로도 검출이 가능하기에 고 신뢰성을 갖는 센서의 제작이 가능할 것으로 기대된다. 한편, a-IGZO TFTs 의 경우 우수한 전기적 특성을 나타냄에도 불구하고 소자 동작 시 문턱 전압이 불안정하다는 단점이 있으며 [2], 이러한 문제의 개선과 향후 투명 기판 위에서의 소자 제작을 위해서는 저온 열처리 공정이 필수적이다. 따라서, 본 연구에서는 저온 열처리 공정인 u-wave 열처리를 통하여 a-IGZO TFTs 의 전기적 특성 및 안정성을 향상시켰으며, 9.51 [$cm2/V{\cdot}s$]의 이동도와 135 [mV/dec] 의 SS값, 0.99 [V]의 문턱 전압, 1.18E+08의 온/오프 전류 비를 갖는 고성능 스위칭 TFTs 를 제작하였다. 최종적으로, 제작된 a-IGZO TFTs 를 SnO2 감지막을 갖는 EGFETs 에 적용함으로써 우수한 감지 특성과 안정성을 갖는 바이오 센서를 제작하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.29 no.4
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• pp.55-61
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• 2022

There is a major interest in diagnostic technology for multiple cancers worldwide. In order to reduce the difficulty of cancer diagnosis, a liquid biopsy technology based on a microfluidic device using trace amounts of biofluids such as blood is being studied. And optical biosensing, which measures the concentration of analytes through fluorescence imaging using biofluids, requires various strategies to improve sensitivity, and specialists and equipment are needed to carry out these strategies. This leads to an increase in diagnostic and production costs, and it is necessary to develop a technology to solve this problem. In this paper, we design and propose a fluorescent multi-cancer diagnostic sensing platform structure that implements passive self-separation technology and molecular recognition activation functions by fluid mixing, only with the geometry and microfluidic phenomena of microchannels based on self-driven flow by capillary force. In order to check the parameters affecting the performance of the plasma separation part of the designed sensor, the hydrodynamic diameter of the channel and the viscosity of the fluid were set as variables to confirm the formation of plasma separation flow through simulation. And finally, we propose an optimal sensor platform structure.

• Journal of the KSME
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• v.33 no.6
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• pp.515-522
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• 1993

센서는 자연현상을 감지하는 소자로 계측 및 제어시스템의 구성요소로 이용되며, 센서를 이용 하여 Closed-loop System의 구성을 가능케 하며, 지능화된 시스템을 구현 할 수 있다. 센서는 압력, 유량, 온도, 자장, 광 등을 측정하는 물리적 센서, pH, 이온, 산소 등의 구성물을 감지하는 화학센서, 인체의 혈당량, 뇌의 상태, 냄새 등을 측정하는 바이오 센서로 대별될 수 있다. 이중 물리적 센서는 기계적 시스템에 많이 이용되며, 특히 압력, 유량센서는 자동차에 있어서 엔진의 Manifold, 엔진오일, 브레이크 오일, 타이어, 연료 등의 상태를 측정하는데 사용되고 있다. 예를 들어 1980년대에는 미국 Ford와 Motorola사가 공동으로 반도체공정 기술을 이용한 용량 형(capacitive) 압력센서를 개발하여 엔진의 컨트롤시스템에 이용하였다. 이러한 압력센서는 1988년에 15억불의 매출을 기록하였으며, 1955년에는 30억불로 늘어날 전망으로 있어 가장 많이 사용되는 센서로 각광을 받고 있다. 이글에서 압력센서의 원리 및 종류에 대하여 알아보고, 마 이크로머시닝 기술 등의 제작방법과 이의 응용에 대하여 논의하려 한다.