ISB(Intelligent Silicon Bead)는 기존 CMOS 칩과 달리 CMOS SoC의 전원을 포함한 외부와의 인터페이스(interface)를 모두 빛을 이용하여 칩의 초소형화 및 단가를 낮추고 광통신, 메모리 기능을 탑재한 신개념 바이오 실험용 칩이다. 본 논문에서는 외부리더기로부터 비드칩에 인가된 하나의 광신호를 통해 전력과 신호를 동시에 전달하기 위한 저전력, 저면적특성의 광수신단 설계와 입력프로토콜에 대해서 소개하고 이를 시뮬레이션 및 측정을 통해 검증한다. 또한 칩의 ID를 기록/저장하기 위한 저전력 PROM을 설계하여 광신호 입력에 따른 출력 결과 값을 얻는데 성공한다. 본 연구를 통하여 기존 RFID에서 발생한 칩면적 소형화의 한계와 높은 단가 등의 문제점을 해결하여 새로운 유형의 바이오용 칩 개발을 기대할 수 있다.
Kim, Min-Soo;Chung, Woo-Jae;Cho, Su-Hyung;Park, Sung-Soo;Kim, Byung-Gee;Lee, Young-Sik;Kim, Yong-Kweon
대한전기학회:학술대회논문집
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대한전기학회 2002년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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pp.60-63
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2002
This paper presents bead-based microbiocihps to detect and separate target proteins. Micro beads coated with capture proteins were introduced into a microchamber, and target proteins flowing across the chamber were bound and concentrated. The chip was connected with an external fluid system. Bead surfaces were double-coated with photo-cleavable linkers and capture proteins. The proteins bound on the beads were photo-separated under UV irradiation, and excited to be measured in fluorescence. $38{\sim}50{\mu}m$ sized polystyrene beads were used. SOGs(silicon-on-glass) were used to fabricate the microchip having glasses bonded on both sides. 100 ${\mu}m$ thick silicon channel was formed through silicon deep RIE process. The upper glass cover had holed through to have inlets and outlets fabricated by powder-blastings. In this study, biotin and streptavidin were used as capture proteins and detection proteins, respectively. The protein mixtures of streptavidin, HSA(human serum albumin) and ovalbumin were applied for selective detection test.
We propose a two-step lithography process to minimize edge-bead issues caused by thick photoresist (PR) coating. In the conventional PR process, the edge bead can be efficiently removed by applying an edge-bead removal (EBR) process while rotating the silicon wafer at a high speed. However, applying conventional EBR to the production of desired PR mold with unique negative patterns cannot be used because a lower rpm of spin coating and a lower temperature in the soft bake process are required. To overcome this problem, a two-step lithography process was developed in this study and applied to the fabrication of a polydimethylsiloxane (PDMS) film having super-hydrophobic characteristics. Following UV exposure with a first photomask, the exposed part of the silicon wafer was selectively removed by applying a PR developer while rotating at a low rpm. Then, unique PR mold structures were prepared by employing an additional under-exposure process with a second mask, and the mold patterns were transferred to the PDMS. Results showed that the fabricated PDMS film based on the two-step lithography process reduced the height difference from 23% to 5%. In addition, the water contact angle was greatly improved by spraying of hydrophobic nanosilica on the dual-scaled PDMS surface.
Gel bead의 효율적인 이용을 목적으로 산소요구성이 전혀 다른 두 균주로 구성된 혼합고정화 배양계의 개발을 시도하였다. 호기성 균으로서 A. awamori, 혐기성균으로서 Z. mobilis를 사용하여 생전분으로 부터 에탄올 생산을 행한 결과는 다음과 같다. 두 균주의 최적 혼합비율은 A. awamori $1.25{\times}10^{9}\;spore/L-gel$, Z. mobilis 0.5g cell/L-gel이었다. 배양이 완료된 후의 gel bead 내의 균주 분포는 각각 혐기부와 호기부, 즉 gel bead의 표면부와 중심부로 생육장소가 구분되어 있었다. A-Z계의 배양에서는 에탄올의 수율이 낮았고, 균사가 gel bead로 부터 누출되었다. 배양 개시 후 36시간째에 배양기의 면전을 특수 제조한 check valve가 부착된 실리콘 plug로 교환하여 혐기적 배양을 행한 A-Z 36계에서는 gel bead로 부터 균사의 누출이 상당히 억제되었고, pH가 4.3을 유지하면서, 에탄올의 수율이 대조구 보다 약2배 높게 나타났다.
Nanometer-scaled polymer beads, such as polystyrene beads, were used as nanometer fabrication materials due to their some advantages such as self-assembled monolayer, nanometer scaled size and excellent compatibility with silicon based devices. Thus, the investigation on these properties of polymer beads was required. It is difficult to control the array of polystyrene beads on silicon substrate. In this study, we investigated the condition of selective array of polystyrene beads on nanometer-scaled hydrophilic surface which was obtained by APS coating. A tilting method was used to array the polystyrene beads selectively on the substrate. The polystyrene beads could be arrayed selectively by this method. From these results, we verified that there are possibilities to fabricate unique tools for the nanometer-scaled electrical devices.
고정화 배양계를 이용하여 감 즙으로부터 식초생산을 효율적으로 행하기 위하여 Saccharomyces cerevisiae의 고정화 형성조건을 검토하였다. 고정화를 위한 최적 Na-alginate의 농도는 2%이었다. 담체의 농도를 1-4%로 변화시키면서 gel beads로부터 누출되는 효모 균수를 검토한 결과, 1%의 농도에서는 배양 8시간째부터 배양액의 탁도가 흐려지는 것이 관찰되어 배양 20시간째에 0.82의 흡광도를 나타내었다. 그러나 2-4%에서는 거의 변화가 없었다. 배양이 끝난 후, 전자현미경으로 gel beads내부의 균주 생육상태를 관찰한 결과 고정화한 효모는 Na-alginate의 농도에 관계없이 왕성하게 생육하였다. Gel beads의 크기는 2-3mm정도가 최적이었고, 효모의 최적 접종량은 약 33mg이었다. 효율적인 에탄을 생산을 위한 산소공급 시간을 검토한 결과, 배양초기부터 12시간까지는 면전으로 호기적 배양을 행하고, 그 이후부터는 check valve가 부착된 실리콘 plug를 사용하여 혐기적 배양을 행하는 것이 효과적이었다.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.361-365
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2002
Advancements in silicon phase control (SCR) technologies provide an arc welding power supply that has the capability to allow the alteration of the Alternating Current (AC) welding output. These technologies provide a square wave output involving sixteen frequency selections and multiple balance selections. While an AC out put is known to minimize magnetic disturbances associate with Direct Current (DC), the potentials of a non-sinusoidal waveform have not been explored. The focus of the paper is to determine the effects that the frequency and balance of an AC wave form output will have upon a high speed Submerge Arc (SAW) application. The test matrix of the project includes welding .250" steel plate. Joint type is square groove with a travel speed of 65 IPM. Each of the weld parameters was held constant, only the frequency and/or balance were altered between welds. Each frequency/balance combination involved three-gap spacing. Upon completion of the welds the bead profiles were measured and recorded. A relationships/trends were observed with various frequency and balance values. Optimum frequency and balance values were found for the .250" square groove application which permit consistent weld sizing, ease of slag removal, and minimal plate distortion.
구리 용융흔(Melted bead) 미세조직(Microstructure)은 변형층(Deformed layer)과 원조직(Undeformed layer)으로 구분할 수 있다. 변형층이 존재하는 경우에는 측정오류가 발생되어 연마/미세연마(Grinding/Polishing)를 통하여 변형층을 제거하고 원조직을 관측하여야 한다. 이에 따라 본 연구에서는 구리 용융흔의 미세조직 분석을 위한 연마/미세연마 절차(Process)를 제시하였다. 변형층 제거를 위해 연마재 종류/크기, 연마시간, 연마율의 상관성을 분석하였고 변형층의 두께를 $1{\mu}m$ 이하가 되도록 하였다. 연구결과, 실리콘카바이드 연마재 $15{\mu}m$ (SiC P1200) 2 min, $10{\mu}m$ (SiC P2400) 1 min, 다이아몬드 연마재 $6{\mu}m$ 8 min, $3{\mu}m$ 6 min, $1{\mu}m$ 10 min, $.25{\mu}m$ 8 min 실시하는 새로운 연마/미세연마 절차를 제시하였다. 또한 최종 단계에서 3 min 동안 콜로이달 실리카 $.04{\mu}m$로 화학적 미세연마를 실시함으로써 미세조직의 선명성을 증대시키는 방안도 제시하였다. 연마/미세연마 시간은 총 38 min이 소요되며, 기존에 제시된 시간, 절차보다 단순화 하였다.
이 논문은 블라인드 오버샘플링(Blind Oversampling) 기법을 이용한 가변적인 속도 클록 데이터 복원 회로 설계에 관한 내용을 제시하고 있다. 클록 데이터 복원 회로는 기본적으로 클록 복원과 데이터 복원 회로로 구성되어 있다. 클록 복원 회로는 넓은 범위를 가지는 전압 제어 발진기(Wide Range VCO)와 밴드 선택(Band Selection) 기법을 복합적으로 사용하여 구현하였고 데이터 복원 회로는 머저리티 보팅(Majority Voting) 방식을 이용하는 디지털 회로로 제안하여 저전력 및 작은 면적으로 구성하였다. 넓은 범위를 가지는 전압 제어 발진기와 데이터 복원회로를 디지털로 구현함으로써 저전력으로 가변적인 속도 클록 데이터 복원회로 구현이 가능하였다. 설계된 회로는 약 10bps에서 2Mbps 범위에서 동작한다. 전체 전력 소비는 1MHz 클록에서 약 4.4mW의 전력을 소비한다. 공급전압은 1.2V 이며 제작된 코어의 면적은 $120{\mu}m{\times}75{\mu}m$ 이고 $0.13{\mu}m$ CMOS 공정에서 제작되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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