• 대한기계학회논문집A
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• 제28권8호
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• pp.1159-1165
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• 2004

This paper describes fabrication of a micro cell counter integrated with an oxygen micropump and counting experiment with Sephadex G-25 beads ($70{\sim}100\;{\mu}m$). The pumping part consisted of a microheater, catalyst (manganese dioxide) enveloped with paraffin, hydrogen peroxide, and microchannel, and the counting part consisted of collimated light, a microwindow, and a phototransistor including an external circuit. The micropump generated oxygen gas by decomposing hydrogen peroxide with manganese dioxide, which was initiated by melting the paraffin with the microheater, and pumped beads in the microchannel. When the beads passed the microwindow, they shaded the collimated light and changed the illumination on the phototransistor, which caused the current variation in the circuit. The signals, according to the bead size, reached up to 22 mV with noise level of 2 mV during 50 seconds and the numbers of peaks were analyzed by magnitude.

• 한국가시화정보학회지
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• 제19권2호
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• pp.41-47
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• 2021

River and stream are the important water supply source in our lives. Eutrophication causes excessive green algae growth including microcystis, which makes harmful to ecosystem and human health. Therefore, the water purification process to remove green algae is essential. In Korea, green algae alarm system exists depending on the concentration of green algae cells in river or stream. To maintain the growth amount under control, green algae monitoring system is being used. However, the unmanned, small and automatic monitoring system would be preferable. In this study, we developed the 3D printed device to measure the concentration of green algae cell using microfluidic droplet generator and deep learning. Deep learning network was trained by using transfer learning through pre-trained deep learning network. This newly developed microfluidic cell counter has sufficient accuracy to be possibly applicable to green algae alarm system.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.58-64
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• 2019

본 연구는 주사기 바늘 기반의 미세유체 장치에서 균일한 polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) 입자를 제조하는 새로운 방법을 소개한다. 미세유체 장치는 다양한 규격의 기성품들을 별도의 장비없이 조립하여 제작된다. 이 미세유체 장치에서 광개시제를 포함한 PEGDA 분산상과 오일의 연속상의 부피유속을 제어하여 단분산성 PEGDA 액적을 형성한다. PEGDA 액적은 장치의 말단에서 자외선 조사에 의해 입자로 중합된다. 입자의 크기는 부피유속과 미세유체 장치의 규격을 조절하여 손쉽게 제어되며 입자의 단분산도는 변동계수(coefficient of variation)값이 2.57%로 계산된다. PEGDA입자의 생물학적 응용을 증명하기 위해서 세포를 함입시키고 증식과 생존을 관찰한다.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.217-222
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• 2018

본 논문에서는 정확한 수의 희귀 세포 포집 및 이송을 위한 마이크로 폴리머 칩 플랫폼의 디자인과 제작, 그리고 프로토콜을 소개하고 있다. 본 플랫폼과 프로토콜은 기존의 통계학적인 샘플 준비 방법인 희석(Dilution)의 한계와 고가이며 형광염색이 요구되는 유세포분석기(Fluorescence activated cell sorter)의 단점을 극복하였다. 타켓 세포를 선택적으로 쉽고 간단하게 채집할 수 있으며 채집되는 세포의 수는 시각적으로 검증되므로 매우 정확한 방법이다. 또한, 채집된 세포들은 마이크로 챔버 등의 원하는 곳으로 세포의 손실 없이 이송 또는 주입 시킬 수 있다. 본 연구는 암진단 등을 목적으로 하는 칩 속의 실험실(Lab on a chip) 등에 필요한 희귀 세포 샘플 준비를 위해 활용 될 수 있을 뿐만 아니라 세포분석을 위한 싱글/더블/다수 세포 샘플의 준비에도 활용 가능하다. 본 논문에서 제시하는 세포 채집 플랫폼과 프로토콜을 검증하기 위해 5개의 인간 암세포(MCF-7)를 채집한 뒤 세포계수기(Hemocytometer) 안으로 주입시켜 세포의 수를 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권11호
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• pp.1133-1137
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• 2011

마이크로 수준에서의 온도측정을 위하여 유리 피펫 기반의 프로브형 온도센서를 제작하였다. 이를 이용하여 정밀도 ${\pm}$ 0.1 K 를 가지는 온도측정 보정 실험을 수행하였다. 본 연구에서 제작한 방식은 저온의 용융점을 갖는 솔더합금(Sn)을 피펫에 내부에 주입하고 외부에 니켈(Ni) 코팅을 하여 열전대를제작함으로써 저비용의 프로브형 온도센서를 구현하였다. 제작된 센서 팁 끝단의 지름은 5 Am 에서 30 Am 로 피펫을 가열하여 당기는 방식으로 프로브 끝단의 크기를 조절하였다. 제작된 온도센서는 챔버내에서 정밀하게 제어된 온도 조절기를 사용하여 보정하였으며, 이를 통하여 얻어진 열전계수의 범위는 8.46 에서 $8.86{\mu}V$/K 의 값을 얻었다. 이를 이용하면 MEMS 소자, 세포, 티슈 등의 바이오 소재의 온도 및 열특성 측정용 프로브로 활용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.24-24
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• 2015

최근 생체재료의 개발이 눈부시게 발전되고 생체적합성이 우수한 표면을 요구함에 따라 생체재료의 표면처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Laser Deposition법은 항공기 부품제조 분야에 주로 사용되고 있으며 최근에 오하이오 주립대 타이타늄합금연구센터를 중심으로 표면처리에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 특히 이를 이용하여 치과재료의 표면처리에 응용을 시도하였다. 치과에서 응용될 수 있는 경우는 주로 임플란트는 부분 또는 완전 무치악 환자의 보철수복에 사용되는 보철물의 제작등에 사용될 수 있으며 이중에서도 특히 생체용 임플란트의 표면처리응용으로 임플란트와 조직간의 접합성을 개선하는 표면처리법으로 연구되었다. 임플란트의 성공과 실패는 물성적인 측면에서 임플란트의 형태, 표면거칠기 및 표면처리방법, 초기하중 등에 의하여 좌우되며 임플란트 재료에 작용하는 응력차폐는 생체적합성을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 이를 위하여 저 탄성계수합금을 설계하지만 하중을 버티는 강도가 낮아지는 단점이 있어 레이저증착법을 이용하여 임플란트재료인 Ti6Al4V합금에 탄성계수가 낮은 Ta, Nb등을 코팅하는 방법을 통하여 이를 해결하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 이 방법은 최근의 3D 프린팅의 원리가 되고 있다. 따라서 발표에서는 Laser Deposition방법을 이용하여 치의학분야에서 응용되고 있는 예를 강연하고 응용 가능 분야에 대하여 토론 하고자한다. 또한 펨토레이저를 이용하여 생체합금의 표면처리는 생체활성화를 더욱 증진시키며 이를 위하여 많은 연구 수행되고 있다. 본 발표에서는 매식용 합금 표면에 펨토레이저를 이용하여 텍스춰링하여 세포가 잘 성장 할 수 있는 크기의 조절함으로써 기존의 표면처리와는 다른 효과를 얻을 수 있는 장점을 알아본다. 펨토레이저를 이용하면 여러 가지 형태의 텍스춰링이 가능하며 원형, 사각형등등 자유자제로 형태의 묘사가 가능하고 깊이 또한 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 지금까지는 표면 개질에 사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 (${\lambda}=532nm$)를 사용하거나, 자외선파장영역의 레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보편화되었다. 이를 이용하여 제조된 Ti합금에 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 나노크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 나노튜브를 형성하여 그 표면특성의 변화를 알아보고 펨토레이저가 의료분야에 적용되고 있는 예를 살펴보고자 한다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제11권1호
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• pp.35-42
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• 1993

원자력 시설 이용 증대에 따른 불의의 방사선 사고에 대비하여 방사선 작업종사자의 피폭시 진단을 위한 검사방법이 필요하다. 이 방법은 검사를 위한 검체의 채취가 용이하고, 짧은 시간내에 간편하게 많은 Sample을 처리하여야 한다는 조건을 만족시켜야 한다. 인체의 다양한 조직 및 세포 중에서 위의 조건을 만족시킬 수 있는 말초 혈액의 림파구는 비교적 방사선에 대한 감수성이 높다고 알려져 있으며, 채집 또한 용이하여 생물학적 선량 측정의 도구로써 이용가치가 높아 방사선 작업 종자사나 피폭 가능성이 있는 사람의 screening test에 사용될수 있다. 정상인에 있어서의 림파구내 미세핵 존재 여부와 방사선 피폭량에 따른 미세핵 발생빈도를 시험관내 실험을 통하여 표준화시켜 향후 방사선 피폭시 피폭선량을 역으로 산출해 낼 수 있는 방사선 장해의 평가 기술 개발의 기초자료를 마련하기 위하여 본 실험을 시행하였다. 정상인으로 부터 혈액을 채취하여 림파구만을 Ficoll-Hypaque gradient 방법으로 추출하여 배양한 다음, 본 치료방사선과의 중성자 치료기 (MC-50, scanditronix)와 Co-60 teletherapy unit(Theratron-780, AECL)를 이용하여 방사선 조사를 시행하였다. Cytokinesis-block method를 이용하여 첫번째 분열을 한 림파구에서 미세핵(Micronucleus)을 현미경을 통하여 계수한 다음, 이의 선량-반응 관계식을 linear-quadratic model을 사용하여 구하고, 이를 근거로 하여 gamma-ray에 대한 중성자의 Relative biological effectiveness (RBE)를 산출하였다. 방사선에 피폭되지 않은 림파구의 미세핵 발생빈도는 binucieated cell한 개당 $0.013{\pm}0.0002$로써 사람에 따라 통계학적으로 큰 차이를 보이지 않았다. 그림 2와 3에서 보는 바와 같이 개개인으로부터 얻은 data는 감마선과 중성자선 모두에서 선량-반응 곡선의 linear-quadratic equation에 잘 일치하였다. 감마선과 중성자선 모두에서 선량에 따른 미세핵의 발생빈도는 선량이 높을수록 비례하여 증가하였는데, 감마선의 경우에는 $r^2=1.000,\;x^2=0.7074$, p=0.95였으며, 중성자선인 경우에는 $r^2=0.996,\;x^2=7.6834$, p=0.11 였다. 이를 linear-quadratic model로 분석하면, 가장 적합한 선은 감마선인 경우에는 y= ($0.31{\pm}0.049)\;D+(0.0022{\pm}0.0002)\;D^2+(13.19{\pm}1.854$) 였으며, 중성자선인 경우에는 y=($0.99{\pm}0.528)\;D+(0.0093{\pm}0.0047)\;D^2+(13.31{\pm}7.309$) 였었다. 감마선에 대한 중성자선의 상대적 생물학적 효과비 (RBE)는 y=aD+$bD^2$+c를 다음과 같은 식으로 변형시켜 계산하였다. $$\frac{[-a{pm}\sqrt{a^2-4b\;(c-y}}]}{2{\times}6}$$ 미세핵 발생빈도가 세포당 0.05와 0.8사이에서의 중성자선의 상대적 생물학적 효과비는 $2.37{\pm}0.17$ 이었다. 이상의 결과를 종합하여 볼 때 선량에 따른 미세핵 발생빈도는 기존의 방사선 감수성 test의 결과와 대동소이하여, 앞으로 방사선 감수성을 측정하는 방법으로 이용할 수 있으며, 또한 실험방법이 비교적 간단하며 짧은 시간에 결과를 도출할 수 있어 생물학적 선량측정 도구로써 널리 이용될 수 있을 것으로 생각되어 진다.