초음파 진단장치의 음향출력 특성은 전기음향 변환 장치인 배열 탐침자의 성능에 크게 영향을 받으며, 생물학적안전 측면에서 매우 중요하다. 본 논문에서는 초음파 진단장치용 배열 탐침자로부터 방사되는 음향파워를 소자별로 측정할 수 있는 자동화 시스템을 구성하였으며, 곡선형 탐침자의 경우 각 소자의 지향성이 측정에 미치는 영향을 확인하고 이를 보정하는 기법을 개발하였다. 선형, 위상형, 곡선형 배열 탐침자를 대상으로 음향파워 측정결과, 본 논문에서 제시하는 측정기법은 배열 탐침자의 음향파워 특성을 평가하는데 적합함을 확인하였다.
이식 전 수정란의 성판정은 많은 축산인의 소망이었다. 많은 방법이 제기되었지만, 세포유전학적 분석방법은 ET의 상용화에 거의 무의미할 정도로 한계가 많았고, 이후 개발된 응성 특이적 항원이나 X-염색체에서 발현되는 효소의 활동을 통한 성판정 방법은 흥미롭기는 하나 산업적 적용에 제약이 많았다. 80년대 중반 Y-염색체 특이적인 DNA 탐침자의 개발과 PCR을 통한 DNA증폭기술의 개발은 수정란 성판정을 획기적으로 개선시켰다. DNA기술을 통한 수정란의 성판정은 분자생물학을 현장으로 진출시킨 첫 경우이기도 했다. 90년대에 세포유전학적 분석에서 FISH가 소개되었으며, 염색체 특이적 library는 다른 기초적이고 응용세포유전학적 연구에 유용한 도구가 되었다. 최근에는 사람에서는 착상전 수정란의 성판별 및 유전진단을 위해 실시되고 있는 형광직접접합법(fluorescent in situ hybridization, FISH)은 효소적 유전자 증폭(polymerase chain reaction; PCR)에 비해 높은 민감도와 정확성을 보이고 있으나 hybridization 및 washing 과정에 매우 긴 시간이 소요되고, 절차도 까다로워 현장에서의 적용이 용이치 않았다. 그러나 direct labelled probe의 이용, heat programmable instrument의 개발, denaturing chemical의 사용배제 등을 통해 소요시간 및 절차의 대폭적인 간소화를 이루어 현장의 적용 가능성을 한층 높이고 있다. 현재 사람의 세포유전학 및 종양학에서는 FISH의 다양한 기술이 많이 이용하고 있으나 소에서는 탐침자(probe)가 개발되어 있지 않아 그 이용이 미미하다. 본 연구는 FISH를 이용하기 위한 탐침자의 개발을 궁극적인 목표로 삼았으며, 이를 위해 접근이 용이한 방식을 개발하여 기존의 방식과는 다른 소 배아세포의 성을 판별 할 수 있는 접근방법을 소개 하고자한다.
압력 $10^{-9}$ Torr 이하의 초고진공(ultrahigh vacuum) 영역에서의 압력 측정에는 수 mA의 열전자로 잔류 가스를 이온화시켜 그 이온 전류를 측정하는 이온게이지를 주로 사용한다. 압력이 $10^{-12}$ Torr영역 이하인 극고진공(extreme high vacuum: XHV) 영역에 진입하면, ESD (electron stimulated desorption) 효과 등에 의한 이온 게이지 자체의 가스방출률이 커져 정확한 압력 측정이 곤란해 진다. 극고진공 영역에서 이온 게이지는 수 와트(W) 이상의 전력을 사용하여 수 mA의 열전자를 방출시키나, 신호인 이온 전류의 양은 1pA 이하이기 때문에 열전자에 의해 발생되는 백그라운드 전류에 묻혀 신호 전류가 측정되지 않는다고 할 수 있다. 100 nm 이하의 곡률을 가진 뾰족한 금속 탐침에 강한 전기장을 걸어주면 고체 내부의 전자가 터널링 효과에 의해 진공 중으로 방출되며, 이를 전계방출(Field Electron Emission) 효과라 부른다. 전계 방출 전류량은 탐침 표면의 일함수에 의존하며, 일함수가 클수록 지수함수 적으로 감소한다. 금속 표면에 진공 중의 잔류 가스가 부착하면 일함수가 증가한다. 가열에 의해 전계방출 탐침의 표면을 세정한 후에 전자 빔을 방출 시키면, 표면에 가스 분자가 흡착하여 방출 전류량은 점점 감소한다. 감소 속도는 압력에 비례하며, W(310) 탐침의 경우 $10^{-10}$ Torr 영역에서는 수분만에 최초 전류값의 1% 이하로 감소한다. 전계방출 전류의 감소속도가 압력에 비례하는 현상을 이용하여 압력을 측정하였다. Extractor Ionization Gauge 측정값 $5{\times}10^{-12}-3{\times}10^{-10}$ Torr의 범위에서 (111) 방향으로 정렬된 텅스텐 단결정 탐침을 사용하여 방출전류의 로그값을 시간의 함수로 semilog그래프를 그리면, 그래프는 직선을 그리며 그 기울기가 압력에 비례함을 알 수 있었다. 기울기 값과 게이지 측정값은 $10^{-11}{\sim}10^{-10}$ Torr 영역에서 거의 완벽한 비례관계를 보여주었으나, $10^{-12}$ Torr 영역에서 게이지 측정값은 기울기 값에서 추출한 압력치보다 높은 값을 보여주었으며, 이는 게이지 백그라운드 전류에 의한 차이라고 생각된다. W (310) 탐침의 방출전류는 그 감소속도가 W (111) 탐침과 마찬가지로 압력에 비례하였으나, 전류-시간 그래프는 가열 세정 직후에 전류가 거의 감소하지 않는 $2{\times}10^{-10}$ Torr에서 약 10분간 지속되는 '안정 영역'이 존재함을 보여주었다. '안정 영역'은 $10^{-11}$ Torr 영역에서는 수십분, $10^{-12}$ Torr 영역에서는 수시간 이상으로 증가하였다. 초-극고진공 영역에서의 잔류가스 주성분인 수소에서 물, 일산화탄소등의 가스로 바뀌면 '안정 영역'은 사라졌고, 이는 '안정 영역'이 수소 흡착에 의해서만 나타나는 고유 현상임을 말해준다.
NSOM(Near-field Scanning Optical Microscopy) 조화 진동자(Tuning fork)와 광섬유 탐침을 결속시켜 미소신호를 검출하여 증폭과 잡음을 제거하기 위한 Pre-amplifier의 설계 및 제작과 더불어 시료-탐침간 거리를 파장보다 짧게 유지시키는 Shear force 검출, 효율적인 시료-탐침 거리유지 알고리즘 구연 및 탐침을 시료 표면에서 일정한 거리를 안정적으로 유지하도록 제어 및 시료의 높이 정보를 얻어내는 시스템을 설계 및 제작하였다. 또한 ����$CO_2Laser$를 이용한 Heat Pulling 장치개발을 통해 탐침을 제작, LabVIEW를 통해 개별적인 시스템을 하나로 통합하여 AFM 테스트 시료인 SiO 샘플의 표면 형상을 측정하였다.
고분해능을 장점으로 하는 근접장 광학 현미경(NSOM)은 최근 높은 관심을 모으고 있으나, 그 촬영 속도가 너무 느린 이유로 실제적인 활용이 미비한 상황이다. scanning 속도를 높이고자 하는 노력들이 많이 진행되고 있으나[1-2] 아직도 실시간 촬영과는 거리가 멀다. 기존의 근접장 광학 현미경(NSOM)은 tuning fork를 사용하여 탐침을 진동시키고 그 진동의 진폭 또는 위상의 변화를 측정함으로써 탐침과 시료의 거리를 측정하는 방식을 사용한다. (중략)
고분자와 용매의 굴절률이 서로 일치되어 자체 산란광의 세기가 극소화된 시스템인 폴리(비닐 아세테이트) (PVAc)/디메틸설폭사이드(DMSO) 계에 폴리스티렌 라텍스 탐침입자(표시 직경 200 nm)를 소량 첨가한 뒤 동적 광산란법으로 용액의 PVAc 농도에 대한 입자의 확산 거동을 정밀하게 조사하였다. 구형 입자의 환산확산계수의 농도의존성은 환산농도 $C[{\eta}]$의 신장지수함수로 분석할 수 있었고, 묽은 농도에서는 배제층의 두께가 일정하게 유지되었으나 초기 준희박 농도인 $1{\leq}C[{\eta}]{\leq}2.5$ 범위에서는 배제층의 사슬농도 의존지수가 -0.8로써 이론적 계산치 -0.85와 일치하였다. 그러나 보다 높은 농도에서는 배제층의 두께가 이론적 예측보다 급속히 감소하는 현상 또한 관찰되었으며, 그 원인은 인접한 탐침 입자들 사이에 존재하는 Oosawa 인력 때문인 것으로 설명할 수 있었다.
환경이 나이어린 학문 정도로 생각하는 것은 환경분야의 눈부신 발전과 연구를 모르는 데서 비롯된 오해이다. 산업화에 따른 산업재앙의 위기에. 처한 환경 선진국들은 이미 막대한 재정지원을 통해서 이미 오래전부터 최신 기법들을 이용한 실험들을 성공리에 마치고 있고 또 실제 생활에 활용하고 있다. 특히 환경오염에 대한 처리방법에 있어서 미국을 비롯한 선진국들은 유전공학을 이용한 최신기법들을 연구개발하고 있으며 이것은 매우 놀랍고 고무적인 일이다. 그런 의미에서, 이 글은 환경오염의 생물학적 처리복구기술에 있어서 DNA probe(DNA 탐침자)의 역할과 이 연구를 통한 미래환경발전의 전망에 대해 살펴보고자 한다.
다양한 분석물을 탐지하기 위해 타겟 특이적이며 높은 안정성과 효율을 지닌 화학센서 개발은 화학자들의 숙원이다. 그들의 노력으로 지난 수십 년간 많은 센서들이 개발되었으며 화학, 생물학, 약물학, 생리학, 환경 화학 등 여러 분야에서 응용이 되고 있다. 본고에서는 화학센서 개발의 디자인 원리와 발광 메커니즘(ICT, FRET, PeT, AIE)에 대해 알아보고 최근 개발된 유기·무기분자 기반 탐침과 나노물질 및 고분자를 이용한 센서 동향에 대해 다루고자 한다. 나아가 여전히 존재하는 개발 과제는 어떠한 것들이 있는지 짚어보고, 앞으로 화학센서 개발이 나아갈 방향에 대해 예상해보고자 한다.
Vibrio cholerae 는 사람에게 설사를 일으키는 병원성 세규닝며 본 연구에 이용된 V.cholerae KNIH002 는 국내의 설사질환 환자로부터 분리하였다. 콜레라 독소 검출용 프라이머를 이용하여 PCR 로 증폭한 산물을 탐침자로 이용하여 Southern hybridization을 실시한 결과 PstI 및 BglII로 이중절단된 4.5-kb 절편내에서 ctx 유전자가 존재함을 확인하였다. 따라서 염색체 DNA를 PstI 및 BglII로 절단 후 V. cholerae KNIH002 의 유전자 mini-libraries를 제조하였다. 그리고 동일 탐침자를 이용하여 colony hybridization을 실시한 결과 제조된 유전자 mini-libraries 로부터 신호를 나타내는 한 개의 클론을 선발하였다. 선발된 클로닝 지니는 플라스미드를 pCTX75 라 명명하였으며, 이 클론은 CHO 세포에 대한 세포 독력이 나타남을 확인하였다. 염기서열을 결정한 결과 클로닝된 플라스미드에는 ace 와 zot 유전자들은 각각 ATG 개시코돈과 TGA 종결코돈을 포함하여 291 bp와 1,200 bp 로 구성되어져 있었다. ace 유전자의 염기서열은 V.cholerae E7946 EI Tor Ogawa strain 이 것과 100% 일치하였다. 그러나 zot 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열은 V. cholerae 395 Classical Ogawa strain 의 것과 각각 99% 및 98.8% 의 상동성을 보였다. 특히, V.cholerae 395 Classicale Ogawa strain 의 Zot 폴리펩타이드에서 100번, 272번, 281번째 alanine 은 V.cholerae KNIH002에서 모두 valine 으로 치환되어져 있었다.
Although Hereafter a mass production will claim for patterning nano sized thickness or line in micro-nano industry. existent lithography fabrication has many usable fields, it has complex fabrication steps, expensive values and row work rates. Development of Dip-pen type nano plotter using polymer actuator can construct row cost mass production system because it will change existent lithography fabrication more simple and easy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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