• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.825-829
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• 2011

본 연구에서는, 미소유체시스템 상에서 정밀한 유체 제어를 위해 입력압력이 변하여도 일정한 유량을 유지할 수 있는 수동형 유량제어기를 개발함에 있어, 주기적으로 변화하는 압력에 대한 유량제어기의 동적특성을 평가하였다. 압력 변화의 주기보다 짧은 시간 내에 유량을 측정하기 위하여 입자영상속도계(Particle Image Velocimetry, PIV) 방법을 이용하였다. 지름이 $0.7{\mu}m$ 인 형광입자가 담긴 탈이온수를 유량제어기에 공급하고, 펄스레이저와 형광현미경을 이용하여 $10{\mu}s$ 간격의 연속된 사진을 얻고 이를 분석하여 유량제어기를 통과한 후의 유체의 속도를 측정하였다. 개발된 유량제어기는 20kPa 과 50kPa 사이를 주기적으로 변화하는 60Hz 의 압력 하에서 0.194${\pm}$0.014m/s의 일정한 유속을 유지함을 실험적으로 확인하였다. 압력의 주파수를 1~60Hz 까지 변화시켜가며 수행한 실험에서도 유량제어기는 압력의 주파수에 상관없이 $5.82{\pm}0.29\;{\mu}l/s$ 의 일정한 유량 공급이 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.273-273
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• 2013

Recently, Point-of-care (POC) testing microdevices enable to do the patient monitoring, drug screening, pathogen detection in the outside of hospital. Immunochromatographic strip (ICS) is one of the diagnostic technologies which are widely applied to POC detection. Relatively low cost, simplicity to use, easy interpretations of the diagnostic results and high stability under any circumstances are representative advantages of POC diagnosis. It would provide colorimetric results more conveniently, if the genetic analysis microsystem incorporates the ICS as a detector part. In this work, we develop a reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR) microfluidic device integrated with a ROSGENE strip for colorimetric influenza H1N1 virus detection. The integrated RT-PCR- ROSGENE device is consist of four functional units which are a pneumatic micropump for sample loading, 2 ${\mu}L$ volume RT-PCR chamber for target gene amplification, a resistance temperature detector (RTD) electrode for temperature control, and a ROSGENE strip for target gene detection. The device was fabricated by combining four layers: First wafer is for RTD microfabrication, the second wafer is for PCR chamber at the bottom and micropump channel on the top, the third is the monolithic PDMS, and the fourth is the manifold for micropump operation. The RT-PCR was performed with subtype specific forward and reverse primers which were labeled with Texas-red, serving as a fluorescent hapten. A biotin-dUTP was used to insert biotin moieties in the PCR amplicons, during the RT-PCR. The RT-PCR amplicons were loaded in the sample application area, and they were conjugated with Au NP-labeled hapten-antibody. The test band embedded with streptavidins captures the biotin labeled amplicons and we can see violet colorimetric signals if the target gene was amplified with the control line. The off-chip RT-PCR amplicons of the influenza H1N1 virus were analyzed with a ROSGENE strip in comparison with an agarose gel electrophoresis. The intensities of test line was proportional to the template quantity and the detection sensitivity of the strip was better than that of the agarose gel. The test band of the ROSGENE strip could be observed with only 10 copies of a RNA template by the naked eyes. For the on-chip RT-PCR-ROSGENE experiments, a RT-PCR cocktail was injected into the chamber from the inlet reservoir to the waste outlet by the micro-pump actuation. After filling without bubbles inside the chamber, a RT-PCR thermal cycling was executed for 2 hours with all the microvalves closed to isolate the PCR chamber. After thermal cycling, the RT-PCR product was delivered to the attached ROSGENE strip through the outlet reservoir. After dropping 40 ${\mu}L$ of an eluant buffer at the end of the strip, the violet test line was detected as a H1N1 virus indicator, while the negative experiment only revealed a control line and while the positive experiment a control and a test line was appeared.

• 청정기술
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• 제27권4호
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• pp.291-296
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• 2021

물에 잔존하는 유기오염물질이 인체 및 환경에 미치는 악영향을 해결하기 위한 방법으로 오염물질을 친환경적으로 분해할 수 있는 광촉매 기술이 대두되고 있다. 대표적인 광촉매 물질로 TiO₂ 입자가 사용되고 있지만 비싼 가격으로 인해 이를 대체하고자 하는 노력이 지속적으로 수행되었다. 본 연구에서는 이러한 노력의 일환으로 미세유체공정을 사용하여 보다 가격경쟁력이 우수한 ZnO입자를 합성하였다. ZnO의 넓은 밴드갭으로 인해 촉매활성이 제한되는 단점을 해결하고자 동일 공정을 사용하여 은(Ag) 나노입자를 ZnO 표면에 증착하여 Ag-ZnO 나노복합체를 생산하였다. 다양한 분석법을 사용하여 나노복합체의 형상, 구조, 및 성분 분석을 진행한 결과 고품질의 Ag-ZnO 나노복합체가 합성됨을 확인했으며, 메틸렌블루 분해 실험을 통해서 광촉매 활성을 측정하였다. Ag-ZnO 나노복합체의 플라스몬 효과와 광반응에 의해 생성된 전자와 정공의 분리 효과에 의해 광촉매 활성 효율이 순수한 ZnO 입자와 비교하여 향상되었음을 확인하였다. Microreactor-assisted nanomaterials (MAN) 공정 기반의 나노복합체는 가격경쟁력이 우수하고 공정이 용이하다는 장점이 있기에 나노복합체 광촉매를 대량 생산하기 위한 잠재력이 우수하다고 사료된다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.323-330
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• 2022

미세유체 종이-기반 분석 장치는 최근 현장 진단 및 환경 물질 감지를 포함한 다양한 적용가능성으로 주목을 받고 있다. 본 연구는 적은 비용과 간단한 검출 방법으로 중금속을 빠르게 검출할 수 있는 3D-μPAD를 제작하기 위해 PDMS 양면 인쇄 방법을 제안하였다. 3D-μPAD 디자인은 레이저 커팅으로 아크릴 스탬프에 적용할 수 있으며, 제작된 스탬프에 PDMS 고분자를 스핀 코팅 후 양면접촉인쇄 방식 도입을 통해 3차원 형태의 소수성 장벽 형성에 필요한 조건을 확인하였다. 구체적으로 소수성 장벽 형성 조건인 고분자 농도, 스핀 코팅 속도 및 접촉 시간에 따라 PDMS 소수성 장벽 면적과 친수성 채널의 면적 변화를 분석함으로써 3D-μPAD 제작 공정 조건 최적화를 수행하였다. 최적화된 μPAD로 니켈, 구리, 수은 이온, pH를 다양한 농도에서 검출하였고 이를 ImageJ 프로그램으로 분석하여 grayscale 값으로 정량화 하였다. 이를 통해 3D-μPAD를 제작함으로써 특별한 분석 기기 없이 다양한 중금속 비색 검출을 수행함으로써 조기진단 바이오 센서로의 응용 가능성을 증명하였다. 이 3D-μPAD는 휴대가 간편한 다중 금속이온 검출 바이오센서로서, 신속한 현장 모니터링이 가능하므로 개발도상국 같은 자원이 제한된 지역에서 유용하게 사용 가능하다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.98-105
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• 2022

본 연구에서는, 미세유체 시스템 기반 폴리바이닐알코올(PVA)/그래핀 옥사이드(GO)/산화철(Fe₃O₄) 자성 마이크로겔을 제조하고 겔의 염료 흡착성능을 평가하였다. 겔의 흡착성능(q_e)은 염료의 농도, pH, 및 접촉시간을 변수로 하여 평가하였다. 사용된 염료는 메틸렌 블루(MB), 크리스탈 바이올렛(CV), 말라카이트 그린(MG)이며, 마이크로겔은 메틸렌 블루에 대해 가장 높은 흡착성능(191.1 mg/g)을 나타내었다. pH에 따른 겔의 흡착성능은 염료가 가지고 있는 atomic nitrogen 이온(N⁺)의 영향으로 모든 염료에서 pH가 10일 때 가장 높은 흡착성능을 나타냈다. 등온흡착 데이터분석을 통해 Langmuir 등온선의 일치도가 높아 단분자층 흡착임을 확인하였으며, 동역학적 분석에서는 유사 1차 반응 보다 유사 2차 반응의 일치도가 높아 화학흡착임을 확인하였다. 또한, 자성 마이크로겔의 회수와 겔표면에 흡착된 염료의 탈착을 통한 재사용 성능을 평가하였는데, 흡착성능은 흡·탈착 5회동안 70% 이상의 성능을 유지하는 것으로 나타났다.

• 대한한의학회지
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• 제44권4호
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• pp.87-103
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• 2023

Backgrounds and objectives: Cardiotonic Pills^® (CP) are used for vascular diseases such as coronary diseases, atherosclerosis, and cerebral infarction. This study aimed to determine the transient effects of CP on cerebrovascular CO₂ reactivity (CVR) and erythrocyte deformability in normal subjects. Methods: This study had a crossover design and included 10 participants who were randomly allocated to 2 groups. The experimental group was given CP with water, while the control group was given only water. CVR was measured by hyperventilation-induced CVR of the middle cerebral artery (MCA) using transcranial Doppler (TCD). Erythrocyte deformability was measured using a Rheoscan-D microfluidic ektacytometer. All measurements were performed prior to and 1, 2, and 3 hours after CP or water administration. Blood pressure and heart rate were also measured before and after administration. Results: CP significantly improved CVR 3 hours after administration in the experimental group compared to the control group (p = 0.042). The corrected blood flow velocity at partial pressure of end-tidal carbon dioxide (PETCO₂) = 40mmHg (CV40) was also significantly improved 2 and 3 hours after administration in the CP group compared to the control group (p = 0.036 and p = 0.021, respectively). CP significantly improved erythrocyte deformability 3 hours after administration in the experimental group compared to the control group (p = 0.027). Mean heart rate and mean blood pressure showed no change. Conclusions: This study demonstrated that CP increases CVR and erythrocyte deformability. These results suggested that CP improves cerebral microcirculation which provide evidence for the future use of CP for prevention of ischemic stroke and neurodegenerative diseases.

• 생명과학회지
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• 제34권5호
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• pp.339-355
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• 2024

폐는 생리학적 기능과 해부 조직학적 구조 측면을 통합적으로 고려하여 분석해야만 하는 매우 복잡한 조직이기 때문에 폐질환의 병리학적 연구와 흡입독성 평가에 현재까지 주로 동물모델을 사용하고 있다. 그러나 실험동물 윤리와 동물복지를 이유로 점차적으로 실험동물 수를 줄이자는 전세계적인 움직임에 맞춰 생체 외 동물실험 대체법들이 집중적으로 개발되고 있다. 특히 경제협력개발기구(OECD)와 미국 환경보호청(USEPA)은 2030년대 이후, 동물실험을 금지하기로 잠정적으로 합의함에 따라 의생명공학과 제약 분야에서 생체 외 흡입 독성 및 폐질환 모델들을 확립하고 개발된 모델을 이용한 평가 법들의 표준화 연구가 활발하다. 그 모델 중에 예를 들어, 생체칩(organ-on-a-chip, OoC) 및 오가노이드(organoid) 모델은 3차원 바이오 프린터, 미세 유체 시스템, 인공지능(artificial intelligent) 기술들과 접목되어 연구되고 있다. 이러한 생체 장기를 모방한 복합 장기 생체 외 모델링 시스템은 개체 차이를 가지는 생체 내 동물 실험에 비해 복잡한 생물학적 환경을 보다 정확하게 모방할 수 있을 것으로 기대되고 있으나 생체 모방성, 재현성, 민감성, 기반 데이터베이스의 부족 등 아직은 여러 한계점도 가지고 있다. 따라서 본 리뷰 논문에서는 만능성 줄기 세포 또는 암세포를 이용한 폐포, 폐 공기액 인터페이스(air-liquid interface, ALI) 시스템, 트랜스웰 멤브레인(transwell membrane)을 포함하여 폐 OoC 및 오가노이드의 최근 생체 외 폐 시스템 연구결과들과 AI와 접목된 인실리코(in silico) 폐 모델링에 대한 결과들의 현황을 살펴보고자 한다.