• Korean Chemical Engineering Research
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• v.44 no.1
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• pp.1-9
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• 2006

Biodevices composed of biomolecular layer by mimicking the natural functions of cells and the interaction mechanisms of the constituted biomolecules have been developed in various industrial fields such as medical diagnosis, drug screening, electronic device, bioprocess, and environmental pollution detection. To construct biodevices such as bioelectronic devices (biomolecular diode, bio-information storage device and bioelectroluminescence device), protein chip, DNA chip, and cell chip, biomolecules including DNA, protein, and cells have been used. Fusion technology consisting of immobilization technology of biomolecules, micro/nano-scale patterning, detection technology, and MEMs technology has been used to construct the biodevices. Recently, nanotechnology has been applied to construct nano-biodevices. In this paper, the current technology status of biodevice including its fabrication technology and applications is described and the future development direction is proposed.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.20 no.6
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• pp.609-619
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• 1999

심장은 생명의 가장 중요한 장기 중 하나이며, 이 중요성은 인공심장의 연구를 불러일으켰다. 본 고에서는 전세계적으로 연구되는 인공 심장 제어의 방법론, 추세 그리고 현 상황을 비교 분석하였다. 인공 심장 개발에 있어서 중요한 연구 분야 중 하나인 인공 심장 제어는 자연 심장의 역할을 최대한 모방하여야 하는데 현실적으로 각종 생리적 제어 인자를 얻기에는 센서 기술의 한계가 있다. 따라서 인공 심장을 위한 많은 제어 변수가 연구되었으나, 단지 몇 가지만 실제로 적용되는 상태이다. 본고에서는 왜 다른 요인들이 제외되었으며 무엇이 현재 제어 방식의 선택 기준으로 고려되었는지를 설명한다. 이것을 설명하기 위하여 인공 심장의 제어에 앞서서 자연 심장의 제어를 짧게 설명하고, 5개의 대표적인 인공 심장 제어 연구 조직을 선정하여 소개와 정리를 하였다.

• The Journal of the Convergence on Culture Technology
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• v.8 no.5
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• pp.685-690
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• 2022

Recent research on soft adhesives has sought to understand in depth how their chemical or mechanical structures interact strongly with living tissues. The aim is to optimally address the unmet needs of patients with acute or chronic diseases. Synergy adhesion, which includes both electrostatic (hydrogen bonds) and mechanical interactions (capillary stress), appears to be effective in overcoming challenges related to long-term unstable bonds to wet surfaces. Here, we report electrostatic and mechanically synergistic mechanisms of adhesion without chemical residues. To infer the mechanism, a thermodynamic model based on custom combination adhesives has been proposed. The model supported experimental results that thermodynamically controlled swelling of hydrogels embedded in elastomeric structures improves biofluidic insensitive on-site adhesion to wet surfaces and improves detachment without chemical residues in the direction of peeling.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.34 no.4
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• pp.347-356
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• 2023

Liquid crystal elastomer (LCE) fibers have been widely applied in various fields, such as soft robots and biomimetic actuators, in a one-dimensional form. LCEs possess the characteristics of both fluidity and solid order, as well as the elasticity of rubber, and exhibit stimulus-response based on these properties. In particular, by programming the responsiveness to various stimuli such as heat, light, electric fields, and magnetic fields in terms of shape-changing, various movements such as lifting, twisting, and rotating can be realized with high degrees of freedom. Therefore, LCE fibers have the potential for application in various fields such as artificial muscles, soft robots, wearable technologies, and sensing technologies. The research on liquid crystal elastomer fibers is evaluated to have high applicability in various fields in the Fourth Industrial Revolution as a smart material that can include various functionalities beyond simple fibers. In this review, we introduce the structure and basic characteristics of liquid crystal elastomer fibers, the latest research trends on orientation-based fabrication methods, and various applications such as artificial muscles, smart fabrics, and soft robots.

• Journal of Powder Materials
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• v.30 no.3
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• pp.268-275
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• 2023

The demand for energy is steadily rising because of rapid population growth and improvements in living standards. Consequently, extensive research is being conducted worldwide to enhance the energy supply. Transpiration power generation technology utilizes the vast availability of water, which encompasses more than 70% of the Earth's surface, offering the unique advantage of minimal temporal and spatial constraints over other forms of power generation. Various principles are involved in water-based energy harvesting. In this study, we focused on explaining the generation of energy through the streaming potential within the generator component. The generator was fabricated using sugar cubes, PDMS, carbon black, CTAB, and DI water. In addition, a straightforward and rapid manufacturing method for the generator was proposed. The PDMS generator developed in this study exhibits high performance with a voltage of 29.6 mV and a current of 8.29 µA and can generate power for over 40h. This study contributes to the future development of generators that can achieve high performance and long-term power generation.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• v.33 no.1
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• pp.27-35
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• 2003

1. 목적 생체재료의 생체친화성을 증진시키고 치유를 촉진하기 위한 목적으로 생체재료의 생화학적 표면개질에 관한 연구가 널리 진행되고 있다. 이와 같은 목적으로 이용되어 온 부착분자에는 아미노산, 펩타이드, 단백질, 효소 및 성장인자들을 들 수 있으며, 이들 분자들을 금속, 골대체물질 및 폴리머와 같은 생체재료의 표면개질에 이용하여 왔다. 이 연구의 목적은 생체적합성이 우수하고 생분해성을 지닌 키토산으로 얇은 막을 제작한 후, 세포외 기질의 구성성분 중 세포부착에 관여하는 RGD 펩타이드를 부착시킨, 표면개질 키토산막의 생물학적 영향을 MG-63 조골양세포를 이용하여 관찰하는 것이다. 2. 방법 2% acetic acid에 키토산 가루를 녹여 만든 2% 키토산 용액으로 24-well 배양접시의 표면을 도포 후 24시간 동안 건조시켜 키토산막을 제작하였다. GRGDS 펩타이드를 cross-linker(EDC, NHS) (Sigma, MO, USA) 용액과 반응시켜서 펩타이드의 카르복실기를 활성화시켰다. 이들을 PBS 완충용액으로 수화시킨 키토산막과 결합시켜 펩타이드의 활성화된 카르복실기와 키토산의 아민기 간에 안정적인 아미드 결합(amide bond)이 형성되도록 하였다. 하루 동안 반응을 일으킨 후 PBS 완충용액과 증류수로 씻어내고 냉동 건조시킴으로써 GRGDS가 결합된 키토산막을 제작하였다. 재료 표면의 화학 성분을 알아보는데 사용되는 방법의 일종인 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) 분석을 통하여 부착분자가 키토산막에 결합된 여부를 확인하였다. GRGDS 펩타이드에 요오드를 결합시킨 후, 이것을 키토산막에 공유 결합시키고 XPS를 통해 요오드가 재료 표면에서 검출되는지를 검사하였다. 요오드가 검출된다면 이것은 키토산막 표면에 실제로 GRGDS 펩타이드가 존재하는 것을 의미하게 된다. 표면개질된 키토산막에 사람조골양세포인 MG-63을 접종하여 이를 실험군으로 하였고, 표면이 개질 되지 않은 키토산막을 대조군으로 하였다. 세포부착의 최적화 농도를 확인하기 위하여 GRGDS를 0.01, 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 1.0mg/ml의 농도로 준비하였다. 배양 후 1일, 7일째에 각 well에서 trypsin EDTA를 이용하여 세포를 분리한 후, 이를 원심 분리하여 세포수측정기를 이용하여 부착 세포의 수를 측정하여 세포의 부착 정도를 비교하였다. 배양 2시간, 24시간 후 주사전자현미경을 이용하여 키토산막에 부착된 세포의 양상을 관찰하였다. 3. 결과 XPS를 통한 표면의 화학 성분 분석 결과 GRGDS 펩타이드를 결합시킨 키토산막에서 요오드가 검출되었으며 펩타이드를 부착하지 않은 대조군에서는 검출되지 않았다. 따라서 cross-linker를 이용한 펩타이드와 키토산막의 공유결합을 확인할 수 있었다. 세포 배양 후 1일째 부착된 세포 수를 측정한 결과 0.1mg/ml 이상의 GRGDS 펩타이드 농도로 공유 결합시킨 키토산막에서 부착 세포 수가 다른 농도에 비해 유의성 있게 많이 관찰되었다. 이 농도 이하에서는 대조군과 실험군간에 세포부착의 유의한 차이가 없었다. 따라서 주사전자현미경을 이용한 부착 세포의 양상에 관한 관찰은 0.1mg/ml 농도의 펩타이드를 이용하였다. 세포 배양 7일째, 부착된 세포 수 측정 결과 GRGDS의 농도에 따른 유의성 있는 차이가 없었으며, 실험군과 대조군간에도 유의성 있는 차이가 없었다. 주사전자현미경 관찰결과 2시간 및 24시간 배양된 실험군 모두에서 별모양의 세포들이 키토산막 표면에 편평하게 잘 부착되어 있으며 많은 위족이 발달된 소견을 보인 반면, 대조군에서는 원형 또는 다각형 모양의 세포들이 실험군에 비해 부착이 덜 되어있는 양상을 보였다. 이 연구를 통하여 기능성 펩타이드를 생체재료의 표면에 공유결합 시키는 방법을 확립할 수 있었으며, RGD 펩타이드의 공유결합으로 표면개질된 키토산막이 조골세포의 부착능을 증진시킬 수 있음을 확인하였다. 표면개질된 생체재료를 소, 중동물에 적용시켜 생체 내에서의 생물학적 영향을 평가할 필요가 있으며, 이 실험의 결과는 향후 다양한 기능성 부착분자를 선발, 고안하여 임플란트용 생체재료의 표면개질에 이용하는 이른바 모방생체재료분야에 널리 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.29 no.1
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• pp.25-32
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• 2012

In this study, we present a gripping mechanism that is inspired by caterpillar's proleg. A caterpillar's proleg has planta that gives compliance to the proleg by greatly deforming its shape. In the bio-inspired gripper, the planta is implemented by flexure joints. The flexures buckle when end force and end moment is applied on the joint in opposite direction. Using this characteristic, the gripping structure is designed so that the flexure buckling can occur. Flexure buckling increases the region where gripping force is constant and this region leads to increasing in gripping range. At the same time, flexure buckling decouples all spines and therefore all spines can move differentially and independently. With this simple but effective mechanism, the bioinspire gripper can achieve adaptive gripping on rough and rugged surfaces. A prototype is built to demonstrate adaptive gripping on rough and rugged surfaces such as cement block, brick.

• Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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• v.16 no.8
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• pp.799-803
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• 2010

Recently, there is a rising interest on studying bio-inspired robotic fish because of real fish's great maneuverability and high energy efficiency. However, the researches about the robotic fish have not been done so much and there are still lots of problems to use them in the real environment such as in the river. This paper describes a bio-inspired robotic fish 'Ichthus' which is developed in KITECH and has 3 DOF propulsive mechanism. We develop the dynamic motion equation of 'Ichthus' in the underwater environment and analyze response characteristics of 'Ichthus' according to the input parameters of tail fin's amplitude and oscillation frequency. Then we propose control parameters at the various velocities. These parameters are useful to increase energy efficiency and it can be used when the fish robot moves in the real environment, for example, we can propose proper amplitude and oscillation frequency when the fish robot passes through the narrow space between obstacles.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2012.03a
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• pp.410-413
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• 2012

A traditional fabrication method is very difficult to make small robots using embedded sensors, actuators and connectors. Fortunately, Shape Deposition Manufacturing can provide an alternative method, and it has many benefits. Firstly, the weight of robot can be lighter, as it can be consisted of composite materials. Secondly, SDM can make simple robot structures because this approach does not need to use connectors and fasteners. Lastly, SDM gives stiffness and flexibility at the specific parts. Therefore, in this paper, we present a design of 3 segment legs organized by SDM, what the SDM approach is, and compare SDM method with 3 segment prototype legs which uses a traditional approach and made by DGIST.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.15 no.7
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• pp.813-816
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• 2005

Ear detection is an important part of an non-invasive ear recognition system. In this paper we propose human ear detection from side face images. The proposed method is made by imitating the human recognition process using feature information and color information. First, we search face candidate area in an input image by using 'skin-color model' and try to find an ear area based on edge information. Then, to verify whether it is the ear area or not, we use the SVM (Support Vector Machine) based on a statistical theory. The method shows high detection ratio in indoors environment with stable illumination.