초록 ▼

본 연구에서는, stereolithography 기술을 이용해서 LOC(lab-on-a chip)형 혈구카운터 칩을 제작한다. 혈구 카운터의 주요 구조는 펌프, 채널, 챔버, 믹서 및 혈구의 양을 측정하는 센서 등으로 구성이 된다. 혈구 카운터는 혈액 중에 포함되어있는 혈구(적혈구, 백혈구, 혈소판)의 양을 측정하는 장비이다. 현재의 혈구 측정용 장비는 비교적 그 사이즈가 크고, 고가이기 때문에 의료 현장에서 손쉽게 사용할 수 있는 장비는 아니다. 일반적으로 환자의 혈구측정은 응급을 요구할 때가 많기 때문에, 의료 현장에서 바로 이

본 연구에서는, stereolithography 기술을 이용해서 LOC(lab-on-a chip)형 혈구카운터 칩을 제작한다. 혈구 카운터의 주요 구조는 펌프, 채널, 챔버, 믹서 및 혈구의 양을 측정하는 센서 등으로 구성이 된다. 혈구 카운터는 혈액 중에 포함되어있는 혈구(적혈구, 백혈구, 혈소판)의 양을 측정하는 장비이다. 현재의 혈구 측정용 장비는 비교적 그 사이즈가 크고, 고가이기 때문에 의료 현장에서 손쉽게 사용할 수 있는 장비는 아니다. 일반적으로 환자의 혈구측정은 응급을 요구할 때가 많기 때문에, 의료 현장에서 바로 이루어진다면, 환자 치료에 효과적으로 대응할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 의료 현장에서 경제적이고, 효과적인 혈구 측정을 가능하게 하기 위하여, MEMS 기술을 이용하여 혈구 측정용칩을 제작한다. 혈구 측정용 칩을 제작하기 위해서는 칩 상에 혈액을 측정용 채널(Channel) 내로 주입하기 위한 펌프, 각 액체들을 혼합하기 위한 믹서(Mixer), 채널, 챔버(Chamber) 등 다양한 소자들을 집적시켜야 한다. 본 연구에서는 혈구 카운터의 복잡한 구조를 효율적으로 제작하기 위하여 3차원 가공이 가능한 Stereolithography 기술을 이용한다. 본 연구에서는 stereolithography 기술을 이용해서 LOC(lab-on-a chip)형 혈구카운터를 제작하기 위하여 펌프, 믹서 및 센서 등 혈구카운터의 구성요소들을 개발했다. 제작된 펌프는 piezoelectric 효과를 이용한 기계식 펌프로 매우 우수한 성능을 나타냈다. 믹서는 미소 채널을 병렬로 나열하는 형식의 정적 믹서를 개발했다. 유리에 미세 구멍을 가공하기 위하여 전해방전가공 장비를 개발했다. 개발한 전해방전가공 장비를 이용해서 0.13mm$\Psi$∼0.5mm$\Psi$의 유리 구멍을 가공할 수 있었다. 본 연구에서는 이온농도를 측정하여 간접적으로 혈구의 농도를 측정할 수 있는 용액분석소자와 aperture-impedance 법을 이용한 혈구카운터를 제작했다. 용액분석소자는 용액저장 챔버, PZT 펌프, 믹서 및 채널 등으로 구성되어 있다. 측정 결과 용액 중의 이온농도에 변화를 민감하게 측정할 수 있었다. Aperture-impedance 법을 이용한 혈구카운터는 용액을 순환시키면서 분석하는 방식과 분석이 끝난 용액을 외부로 배출하는 방식 등 두 종류를 제작했다.

Abstract ▼

In this research, I fabricate a LOC(lab-on-a chip) for blood cell counting using stereolithography technology. Main structure of the blood cell counter consist of pump, channel, chamber, mixer and sensor which measures the quantity of blood cell. The blood cell counter is a device for measuring quan

In this research, I fabricate a LOC(lab-on-a chip) for blood cell counting using stereolithography technology. Main structure of the blood cell counter consist of pump, channel, chamber, mixer and sensor which measures the quantity of blood cell. The blood cell counter is a device for measuring quantity of blood cell(Leucocyte, Erythrocyte, Thrombocyte) included in blood. At present, it's not so easy to use blood cell counting devices on the medical filed because they are relatively big sized and expensive. Blood cell counting is generally needed in emergency. So, doctors can cure patients very efficiently by doing immediate blood cell counting. In this research, I fabricate a chip for blood cell counting using MEMS technology to make efficient and economical blood cell counting possible. On the chip, I have to integrate various elements like pump for injecting blood on the chip into the channel, mixer for mixing each liquid, channel and chamber, etc. In this research, I used Stereolithography technology which make three-dimensional processing possible to fabricate the complicated structure of blood cell counter more efficiently. In this research, I developed the components of blood cell counter like pump, mixer and sensor to fabricate LOC(lab-on-a chip) type blood cell counter with the technology of stereolithography. The fabricated pump is a mechanical pump that employed piezoelectric effect and showed very good performance. The developed mixer is a static mixer with the type of parallel connecting micro-channels. I also developed electro-chemical discharge machine for glass drilling. By using the developed electro-chemical discharge machine, it was possible to fabricate 0.13mm$\Psi$∼0.5mm$\Psi$ glass hole. In the research, I fabricated liquid analyzer that indirectly measure blood cell concentration by measuring ion concentration in blood and blood cell counter using aperture-impedance method. The liquid analyzer consists of chamber, pump, mixer and channel, and it showed very high sensitivity in measuring the variation of ion concentration. Also, I fabricated two kinds of blood cell counter that adopted aperture-impedance method. One has analysis method by circulation the liquid and the other, wasting the liquid.

목차 Contents

• I. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• II. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• III. 연구내용 및 결과...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...7
• 2-1. Microstereolithography 기술...8
• 2-2. 전해방전가공 장치 제작...10
• 2-2-1. 전해방전가공 장치...10
• 2-2-2. 유리 미세 구멍 가공...15
• 2-3. 혈구카운터 구성요소 개발...22
• 2-3-1. 펌프(pump)...22
• 2-3-2. 믹서(mixer)...31
• 2-3-3. 센서(sensor)...33
• 2-4. 혈구카운터 제작...35
• 2-4-1. 용액분석소자 제작...35
• 2-4-2. Aperture-impedance 법을 이용한 혈구카운터...45
• 3. 결과 및 고찰...51
• 4. 결론...52
• 5. 인용문헌...53