• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.2407-2409
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• 2005

본 논문에서는 다양한 생물분자 감지를 위한 센서로 마이크로캔틸레버를 제안하였고 이것을 이용해 여러 생물 분자들을 광학적, 전기적으로 분석하였다. 마이로캔틸레버는 표면 미세 가공 기술로 제작되었고, 이러한 제작 방식은 공정이 간단하고 비용이 적게 들며 센서 array가 가능하다는 장점을 갖는다. 생물분자를 포함하는 용액을 주입하기 위하여 PDMS와 fused silica glass를 이용해 fluid cell system을 제작하였다. 마이크로캔틸레버 상단의 gold가 코팅된 부분에서 생물분자의 자기조립 (self assembly)현상이 일어나고 이는 마이크로캔틸레버 상, 하단의 표면 스트레스 차이를 야기 시킨다. 이로 인해 마이크로캔틸레버 자체의 휘어짐 현상이 일어나게 되고 이러한 휘어진 정도를 측정함으로써 마이크로캔틸레버의 생물분자 감지능을 확인할 수 있었다. Cystamine dihydrochloride와 glutaraldehyde 분자를 분석하였고 각기 다른 농도의 cystamine dihydrochloride 용액에서도 실험함으로써 농도별 감지능 또한 확인하였다. 이러한 생물분자 감지를 위한 마이크로캔틸레버의 센서로써의 성능은 u-TAS 와 lab-on-a-chip에서 유용히 이용될 수 있으리라 확신한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1647-1648
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• 2006

화학적, 생물학적 분석, 즉 특정 물질의 존재 유무를 측정하기 위해 마이크로캔틸레버라는 구조체를 제작하여 이를 바이오센서로 응용하였다. 마이크로캔틸레버의 장점은 분석하고자 하는 시료의 양이 적더라도 감지가 가능하고 이를 통하여 분석시간을 단축할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 마이크로캔틸레버 구조물 제작을 위해 보편적으로 많이 이용되는 bulk 미세 가공 기술을 대신하여 표면 미세 가공기술을 이용하였다. 이러한 표면 미세 가공기술은 bulk 미세 가공기술에 비해 공정이 간단하고 값이 싸다는 장점이 있다. 또 액상 실험을 위하여 polydimethylsiloxane (PDMS)와 fused silica glass를 사용한 유체 제어 시스템을 제작하였다. 본 연구에서는 자기조림 이라는 특성을 이용하여 생물분자를 유체 제어 시스템 내의 마이크로캔틸레버 상단에 immobilization 시킨 후 마이크로캔틸레버 상, 하단의 표면 스트레스 차이에 따른 마이크로캔틸레버 자체의 휘어지는 정도를 측정하였다. 이러한 휘어지는 현상을 관찰함으로서 마이크로캔틸레버의 바이오센서로 응용 가능성을 확인한 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.07c
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• pp.1988-1990
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• 2002

마이크로 바이오칩용 미세 무게 감지 소자를 개발하기 위해 통상적인 MEMS 공정에 PZT sol solution을 함침하여 binder로서 적용하는 복합적인 스크린 인쇄 방법을 적용해 $800-850^{\circ}C}$의 비교적 저온에서 높은 소결밀도와 우수한 전기적인 특성을 가지는 PZT-0.12PCW 후막 구동형 캔틸레버 소자를 Pt/$TiO_2$/YSZ/$SiO_2$/Si 기판에 제조하였다. 제조된 PZT-0.12PCW 후막 구동형 캔틸레버 소자의 공진 주파수와 변위를 레이저 미소 변위 측정 시스템을 이용하여 공기 중 및 액체 중에서 측정함으로써 캔틸레버 크기에 따른 공진 특성 변화, 액체 내에서의 댐핑 효과 등을 분석할 수 있었다. 또한 Au를 증착하거나biotin-streptoavidin 반응을 통해 단백질을 고정화시켜 무게변화를 야기시킨 후 소자의 감도를 평가함으로써 PZT-0.12PCW 후막 구동형 캔틸레버를 우수한 성능의 바이오칩용 미세 무게 감지 소자로 응용할 수 있음을 알 수 있었다.

• Proceeding of EDISON Challenge
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• 2015.03a
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• pp.201-206
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• 2015

이 논문에서는 역학적 지식파 EDISON 구조동역학 서버에서 지원하는 이공계 교육 및 연구용 시뮬레이션 프로그램 중 Co-rotational Plane Beam with Arbitrary Section을 이용하여 캔틸레버 보의 처짐을 기하 비선형적으로 해석한다. 또한 해석에 사용된 프로그램이 실제 교육에 적용이 가능한 지를 고찰함에 그 목적이 있다. 처짐을 해석하기 위하여 수계산, 프로그램을 이용하여 얻은 결과값을 비교하였고 캔틸레버 보의 변화 형상을 시각화 하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.36 no.9
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• pp.961-964
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• 2012

This paper presents a sensing system to measure the deflection of a microcantilever in an atomic force microscope. In general, the optical lever method and interferometry are used for the sensing system; however, their size and cost leaves considerable room for improvement. Therefore, we used an optical pickup head whose operating principle is based on the astigmatism of the commercial optical disk drives. The developed sensing system was applied to a laboratory atomic force microscope, and satisfactory results were obtained.

• Journal of the KSME
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• v.44 no.10
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• pp.44-49
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• 2004

이 글에서는 나노-바이오 융합 측정 기술의 하나로 각광받고 있는 캔틸레버를 이용한 나노-바이오 센서 기술 및 미래 전망에 대해 살펴보고, 고감도 생체분자 감지기술에 대해 소개한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2008.05a
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• pp.4.2-4.2
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• 2008

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.11
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• pp.743-748
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• 2017

For diseases that are difficult to detect by conventional imaging techniques, the development of a diagnostic method that allows sensors to be inserted into the human body to aid the diagnosis of local spots of the target tissue, is highly desirable. In particular, it is extremely difficult to determine whether vulnerable plaque can later develop into atherosclerosis using only imaging techniques. However, vulnerable plaques are expected to have slightly different mechanical properties than healthy tissue. In this study, we aim to develop a piezoelectric cantilever-type sensor that can be inserted into the human body and can detect the local mechanical properties of the target tissue. A piezoelectric polymer composite based on $BaTiO_3$ nanoparticles was optimized for fabrication of a piezoelectric cantilever. Next, a micro-cone tip was fabricated at the end of the piezoelectric cantilever by thermal drawing. Finally, stiffness of biological tissue samples was measured with the piezoelectric cantilever sensor for verifying its functionality.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.27 no.5
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• pp.361-368
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• 2014

Modal properties for tapered cantilever pipe-type beam is identified by applying the boundary conditions to a general solution for tapered beam. A bending stiffness for cracked beam is constructed based on an energy method for tapered cantilever thin-walled pipe, which has a through-the-thickness crack, subjected to bending. Then the natural frequencies and mode shapes of a tapered cantilever thin-walled cracked pipe are identified. It can be found that the phenomenon of the bending stiffness distribution along the beam length of the cracked beam is quite reasonable, the natural frequencies are decreased as the crack sizes are increased, and the mode shapes are changed due to the crack. This results may be used to the vibration-based crack identification for the tapered cantilever pipe-type tower structures.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.41 no.6
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• pp.483-489
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• 2017

An ultrasonic technique was developed to characterize the resonance behavior of a microcantilever operating in a megahertz regime. A high-power ultrasonic pulser and a contact transducer were employed to excite the silicon microcantilever, and a Michelson interferometer was used to obtain the time domain waveform. The natural frequency of the microcantilever was evaluated through the fast Fourier transform of the signal, and a numerical analysis using the finite element method confirmed the measurement data. The present study proposes a novel and facile method to evaluate nanoscale materials and structures with high sensitivity compared to conventional approaches.