• 연구논문집
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• 통권33호
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• pp.17-25
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• 2003

In this work, thermal design of a PCR chip for LOC is systematically conducted. From the numerical simulation of a PCR chip based on the finite volume method, how to control the average temperature of a PCR chip and the temperature difference between the denaturation zone and the annealing zone is presented. The average temperature is shown to be controlled by adjusting heat input and a cooler as well as a heater is shown to be necessary to obtain three individual temperature zones for polymerase chain reaction. To reduce the time required, a heat sink for the cooler is not included in the calculation domain for the PCR chip and heat sink design is conducted separately by using a compact modeling method, the porous medium approach.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.471-475
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• 2006

랩온어칩(Lab-on-a-chip) 등 미세구조를 갖는 다양한 장치들의 대량 생산이 가능한 사출성형공정 내에서의 미세 흐름 거동의 이해는 매우 중요하다. 본 논문에서는 마이크로 채널 구조 내에서의 사출성형 흐름에 관하여 연구하였다. 흐름 현상을 관찰하기 위하여 투명한 PMMA를 사용하여 가시화 금형(visual mold)을 제작하였다. 실험 대상 물질로는 고분자 용액인 PEO (poly (ethylene oxide)) 와 PA (polyacrylamide) 용액을 선정하였는데, 이는 고분자 용융체의 특징인 높은 점성과 탄성을 갖도록 설계한 것이다. 시간에 따른 흐름현상과 주 채널과 마이크로 채널과의 경쟁적인 흐름 현상을 관찰하였다. 이로부터 마이크로 사출성형 흐름에서 나타나는 마이크로 채널 내의 충전길이에 대한 해석이 가능하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권7호
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• pp.979-986
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• 2013

최근, 전기, 전자, 로봇, 의료 산업 등 전 분야에서 소형화된 크기로 고도의 지적인 기능을 가지는 MEMS 기반의 스마트 디바이스 개발에 큰 관심이 집중되고 있다. MEMS 기술은 스마트 디바이스에서 요구되는 복잡한 전기적, 기계적, 화학적 그리고 생물학적 기능들을 하나로 결합하여, 초소형, 초경량으로 설계하고, 동시에 이들 디바이스들을 대량으로 일괄 제조할 수 있기 때문에 생산성 및 실용성, 경제성 측면에서 매우 효과적이다. 따라서 본 연구에서는 다가올 MEMS 기반의 새로운 기술적 패러다임에 대비하기 위해 MEMS의 공정들을 분석하고 그 적용 사례들을 고찰함으로서 기본적인 적용 방법론을 확립한다.

• 전기학회논문지
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• 제56권8호
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• pp.1424-1429
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• 2007

This paper presents a simple and reliable one-touch type multi-immunosensing lab-on-a-chip (LOC) detecting antibodies as multi-disease markers using electrochemical method suitable for a portable point-of-care system (POCS). The multi-stacked LOC consists of a PDMS space layer for liquids loading, a PDMS valve layer with 50 im in height for the membrane, a PDMS channel layer for the fluid paths, and a glass layer for multi electrodes. For the disposable immunoassay which needs sequential flow control of sample and buffer liquids according to the designed strategies, reliable and easy-controlled on-chip operation mechanisms without any electric power are necessary. The driving forces of sequential liquids transfer are the capillary attraction force and the pneumatic pressure generated by air bladder push. These passive fluid transport mechanisms are suitable for single-use LOC module. Prior to the application of detection of the antibody as a disease marker, the model experiments were performed with anti-DNP antibody and anti-biotin antibody as target analytes. The flow test results demonstrate that we can control the fluid flow easily by using the capillary stop valve and the PDMS check valves. By the model tests, we confirmed that the proposed LOC is easily applicable to the bioanalytic immunosensors using bioelectrocatalysis.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권6호
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• pp.579-586
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• 2010

MEMS 기술의 향상과 함께 $\mu$-TAS(Micro Total Analysis System)가 개발 되어 의료 및 생물학 분야가 급속하게 성장했다. $\mu$-TAS의 한 분야로 Chip 위에서 소량의 sample과 반응물을 가지고 혼합공정과 분석공정이 이루어지는 LOC(Lab on a chip)에 관한 연구는 활발하게 연구되어진다. LOC는 마이크로 펌프 와 마이크로 믹서와 같은 microfluidic 장치들로 구성된다. Microfluidic 시스템의 유동이 층류 유동이므로 유체상태의 반응물들을 효율적으로 혼합하고 공급하는 것이 어렵다. 본 논문은 이송 및 혼합이 동시에 이루어지는 MHD micropump의 설계와 제작에 관해 제시하였다. 최종 개선사양은 상용 CFD 프로그램의 해석결과를 통하여 결정하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권5호
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• pp.437-441
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• 2014

본 논문은 미세유체 시스템에서 농도차에 의한 역전기투석을 이용하여 에너지발전을 할 수 있는 장치를 제안한다. 역전기투석을 위한 이온교환막은 미세유체칩의 적정 위치에 자기조립화된 나노입자 사이의 공극으로 이루어지며, 이는 마이크로 용량의 나노입자가 분산된 용액 방울을 제어함으로써 쉽고 저렴한 방법으로 제작이 가능하다. 본 제안 시스템은 미세유체칩의 형상을 변형하거나 나노입자의 사이즈, 혹은 나노입자의 종류를 손쉽게 바꿔가며 최대 파워와 에너지 변환 효율을 향상 시킬 수 있다는 장점이 있다. 앞으로, 본 연구에서 제안하는 디바이스는 랩온어칩 시스템에서 다른 미세장치로 에너지를 공급하는 매개체로 이용 될 수 있을 뿐 아니라 더 다양한 재료를 이용함으로써 이온 교환현상 및 에너지 발전의 기초 연구에 활용될 수 있을 것이라 기대한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권7호
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• pp.1475-1482
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• 2009

본 논문에서는 최적의 Lab-on-a-Chip을 설계하기 위해 나선형 마이크로 채널에서 등속영동 프로틴 분리를 수행하는 컴퓨터 시뮬레이션을 이차원 유한 요소법을 이용하여 개발하였다. 개발한 이차원 ITP 모델은 다섯 가지 요소로 구성되며 Leader로서 염산을, Terminator로서 카르로산, 두 개의 프로틴 중 프로틴 A는 아세트산, 프로틴 B는 벤조산, 그리고 BE(Background Electrolyte)로서 히스티딘을 사용하였다. 컴퓨터 모델은 다섯 가지 구성 요소들에 대한 질량 보존 방정식과 전위에 대한 전하 보존 방정식, 그리고 pH 계산은 전기적 중성 조건식에 기반하고 있다. 제안된 이차원 공간 ITP 모델의 검증을 위해 제안한 모델의 결과와 Bohuslav Gas 그룹에서 개발한 Simu 5의 결과를 비교하였다. 시뮬레이션 결과 일차원 채널에서 두 모델이 매우 유사한 일치를 보임으로 제안한 모델의 정확성을 검증해 주었다. 이차원 프로틴 분리는 Lab-on-a-Chip 설계를 위한 이차원 곡선 채널에서 수행되어 채널 형상이 프로틴 포커싱분포(dispersions)의 변화를 초래함을 알 수 있었다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제53권1호
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• pp.11-18
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• 2021

호흡기 바이러스는 감염된 방문자와의 직접적인 접촉을 통해 병원 환경에서 감염된다. 감염관리 분야에서 호흡기 바이러스에 의한 병원내 획득 감염의 주요한 문제를 유발한다. 임상 검사실에서 파생된 감시 데이터는 또한 의료 서비스를 제공하는 기관과 공중 보건 분야에서 치료, 소모품 및 진단 제품 구매를 위해 병원과 지역 사회에 의료자원을 적절하게 배분하기 위해 종종 사용된다. 호흡기바이러스의 감염에서 조기 진단은 필수적이며 호흡기 검체를 사용하는 진단법에 활용될 수 있는 방법에는 바이러스 배양, 분자 진단 및 분석 등이 포함된다. 랩온어칩(LoC)/마이크로칩은 보다 다양하고 강력한 기술인 차세대 현장검사 시험법을 개발할 수 있는 새로운 전략으로 제공한다. 호흡기계의 중요성은 의료관련 종사자의 직업적 건강과 안전을 보장하기 위해 감염 관리 지침에 엄격히 적용되어야 한다. 이 연구를 포함하여 점점 더 많은 임상적 효능 증거가 감염 전파에 대한 오랜 패러다임에 도전하고 있다. 바이러스의 감염 가능성을 의심하는 새로운 호흡기 증상이 시작된 입원 환자로부터 호흡기 바이러스를 탐지하기 위한 빈번한 검사에 대해 추가 지원이 요구되고 감염통제의 노력에 집중적으로 도움이 이루어져야 할 것이다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권5호
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• pp.475-479
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• 2012

본 논문은 고차가지구조 폴리머인 AEO3000 를 이용한 UV 광경화 성형 공정을 제안하고자 한다. 이는 기존의 바이오칩 제작에 사용되는 PDMS 보다 경도가 높아 금속 전극 형성이 용이하고 제작 공정이 빠르다는 장점을 갖는다. AEO3000 을 이용하여 본 연구에서는 4 개의 소자를 전기적 유체적으로 연결할 수 있는 전기유체 통합벤치를 제작하고 미소유체 혼합소자와 세포분리소자를 연결, 본 소재와 공정이 바이오칩에 적용될 수 있음을 검증하였다. 전기 유체적 특성 분석 결과 전기적 접촉 저항은 $0.75{\pm}0.44{\Omega}$으로 충분히 작은 값을 보였으며, 유체 접속의 압력 저하는 8.3kPa로 기존의 튜브 연결 방법 대비 39.3% 개선된 값을 보였다. 통합벤치에 접속된 소자에 활성 및 비활성 효모를 주입하여 순차적인 혼합 및 재분리를 성공적으로 구현함으로써 본 소자에 적용된 AEO3000 및 UV 광경화 공정이 생체시료의 처리에 적용될 수 있음을 실험적으로 검증하였다. 이는 바이오 의료 분야에 적용 가능한 생체 친화적 소재의 고속 생산에 응용될 수 있다.