This paper presents a new absorbance measurement device using multiple internal reflections and a new novel spectrometer for both of them using fluidic mirrors filled with liquid metal. Liquid metal mirrors reflect and gather light from LED with high reflectivity and small sample volume. Optical path length has been extended with various incident angles of 20$\deg$, 30$\deg$, 40$\deg$ and 50$\deg$. We demonstrated the enhancements of the sensitivity and limit of detection (LOD) compared to the air mirrors and linear channel. As incident angle lowers, optical path length extension becomes more effective without trade-offs of sensitivity and LOD. This device with incident angle of 50$\deg$ has a 84 nM of LOD and 3.62 x $10^{-4}$ of sensitivity for absorbance measurement of fluorecein diluted in deionized water. The spectrometer is suitable for direct spectral analysis in the sample channel plane using fluidic slit and mirror filled with liquid metal. Solutions of phenol red and trypan blue which are used widely for biomolecular detection are measured for spectrometric analysis. This platform can be simply adapted to the applications using the fiber optics integration. The measurements of phenol red and trypan blue result 212 nM, 154 nM of LOD and 1.09 x $10^{-3}$, 8.10 x $10^{-4}$ of sensitivity respectively.
본 논문에서 미세유체소자 내 액체금속거울을 이용한 광경로 확장(optical path extension)과 분광학적 분석(spectrometric analysis)을 할 수 있는 새로운 형태의 디바이스에 대한 연구를 수행하였다. 액체금속거울은 LED로부터 발광된 빛을 높은 반사율로 소량의 시료로부터 충분한 광량을 집적할 수 있다. 광경로 확장을 위한 디바이스는 20$\deg$, 30$\deg$, 40$\deg$, 50$\deg$의 다양한 각도의 입사각에 대하여 실험을 수행하였다. 선행 연구인 공기거울방식과 일자채널의 모양과 성능을 비교하였고, 성능 비교의 지표로 최소감지범위(Limit of detection, LOD)와 감도(sensitivity)를 비교하였다. 액체금속거울을 이용한 디바이스는 입사각이 작아지더라도 최소감지범위 및 감도의 손실이 발생하지 않았고, 증류수에 희석한 fluorescein의 흡광도를 측정하였을 때 입사각이 50$\deg$를 기준으로 최소감지범위는 84 nM, 감도는 3.62 x $10^{-4}$ 를 얻을 수 있었다. 또다른 디바이스인 스펙트로미터는 미소유체소자의 시료채널 평면 방향에서 광경로를 조작하여 광화이버로 측정을 할 수 있는 새로운 플랫폼이다. 생화학시료의 분석에 일반적으로 많이 쓰이는 phenol red와 trypan blue를 이용하여 스펙트럼분석을 수행하였는데, 최소감지범위와 감도가 각각 212 nM, 154 nM, 1.09 x $10^{-3}$, 8.10 x $10^{-4}$으로 정밀한 분석을 수행할 수 있음을 증명하였다.
