왜 바이오센서 제조에는 열공기 대신 적외선을 사용하는가?
바이오센서를 제조할 때 가장 어려운 부분은 그 얇은 필름들을 굳히고 건조시키는 것입니다. 대부분의 기존 공정들은 여전히 열공기를 사용합니다. 하지만 솔직히 말해서, 대류식 방식은 너무 느립니다. 이는 전체 공정의 효율을 떨어뜨리는 요인입니다.
열공기의 진짜 문제점은, 먼저 공기를 가열해야 하고, 그 다음에는 챔버를 가열해야 하며, 마지막으로 기판을 가열해야 한다는 것입니다. 마치 집을 따뜻하게 하려고 먼저 차도를 가열하는 것과 같습니다. 이러한 지연 시간은 결국 낭비된 시간일 뿐입니다.
적외선 램프는 이러한 문제를 해결해줍니다. 방 전체를 따뜻하게 할 필요 없이, 전자기파를 직접 목표물에 조사할 수 있습니다. 중간 단계가 없으므로 에너지가 즉시 목표물에 도달하여 목표 온도에 훨씬 빠르게 도달할 수 있습니다. 기판의 두께에 따라 생산 시간을 30%에서 60%까지 줄일 수 있습니다.
이것은 망치와 메스의 차이와 같습니다.
열공기를 사용할 경우, 모든 것을 함께 가열해야 합니다. 반면 적외선을 사용하면 열을 특정 부위에만 집중시킬 수 있습니다. 그래서 바이오센서의 활성 부위만을 정확하게 가열할 수 있으며, 기판이 변형되는 것을 방지할 수 있습니다. 이는 팬과 히터를 사용할 때는 불가능한 수준의 정밀한 제어입니다.
하지만 이건 그냥 “플러그를 꽂고 잊어버리는” 간단한 방법이 아닙니다.
고강도 적외선 램프는 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 만약 쿨링 팬이나 물 냉각 장치를 제대로 설정하지 않으면, 센서가 손상되거나 소켓이 녹아버릴 수 있습니다. 또한, 램프의 스펙트럼이 특정 생체고분자의 흡수 대역과 일치해야 합니다. 그렇지 않으면 전기만 낭비될 뿐입니다.
만약 생산 과정에서 건조 단계에서 병목 현상이 발생한다면, 그 원인은 아마도 열공기 때문일 것입니다. 적외선을 사용하면 건조 오븐의 크기를 줄일 수 있습니다. 왜냐하면 부품들이 충분히 건조될 수 있도록 긴 컨베이어 벨트가 필요하지 않기 때문입니다.
따라서 매시간 더 많은 부품을 생산할 수 있습니다. 바이오센서 생산을 확장하려는 사람들에게는 이것이 유일한 해결책입니다.