초록 ▼

주요 연구내용은 실리콘 및 플라스틱을 기판으로 하는 자동분석 DNA칩(DNA Lab-on-a-Chip)과 LCD를 마스크로 하는 DNA칩 제작용 마이크로어레이 시스템, 그리고 초소형 전자 후각센서(e-Nose)의 핵심기술이다. 이들은 각 분야별로 고유의 아이디어를 구현한 원천기술이 포함되어 있으며, 대부분 지적재산권의 확보를 위하여 특허출원 및 등록이 되어있다.
1) 자동분석 DNA칩 분야에서는 주로 모세관력(capillary force)을 이용한 미세 유체제어 기술를 이용하여 자가세척 칩 및 완전 수동형 합류밸브를 제작, 그

주요 연구내용은 실리콘 및 플라스틱을 기판으로 하는 자동분석 DNA칩(DNA Lab-on-a-Chip)과 LCD를 마스크로 하는 DNA칩 제작용 마이크로어레이 시스템, 그리고 초소형 전자 후각센서(e-Nose)의 핵심기술이다. 이들은 각 분야별로 고유의 아이디어를 구현한 원천기술이 포함되어 있으며, 대부분 지적재산권의 확보를 위하여 특허출원 및 등록이 되어있다.
1) 자동분석 DNA칩 분야에서는 주로 모세관력(capillary force)을 이용한 미세 유체제어 기술를 이용하여 자가세척 칩 및 완전 수동형 합류밸브를 제작, 그 특성을 확인하였고, 시료의 이송를 조절하기 위한 열 공압 마이크로 펌프를 제작, 시험하였다. 칩 상에서의 DNA의 증폭(PCR)을 위해서는 실리콘 및 플라스틱 혹은 유연성 기판(polyimide) 위에 미세전극을 형성하고, 반응챔버의 시간적 온도변화와 공간적 온도분포를 정확하게 조절하여 DNA의 증폭수율을 향상시키고 증폭시간을 단축하였다. 또한 전혈로부터 genomic DNA를 분리, 정체하기 위한 컴팩트 디스크형 및 자가세척형 DNA 분리 시스템 설계하였고, 소형화된 DNA 형광검출용 감지시스템을 제작하였다.
2) LCD를 마스크로 하는 DNA칩 제작용 마이크로어레이 시스템연구에서는 실리콘 TFT LCD를 가변형 마스크로 하고 LCD채널의 패턴을 생성하는 pattern generator를 이용하여 20-mer의 APOE1 단일염기 다형성(SNP) 칩을 제작하였다.
3) 초소형 전자 후각센서는 호흡유발 VOC (휘발성 유기화합물)의측정을 위해서 카본 블랙-폴리머 또는 금 나노입자를 이용한 센서물질을 이용하여 PC 혹은 PDA에 연동되는 전자 코 센서 시스템을 구축하였으며, 이를 이용하여 라벤더, 민트, 유칼립투스 등의 자연 허브향 및 위스키와 브랜디 사이의 감별을 성공적으로 확인하였다. 또한 센서부와 회로부가 칩 위에 집적되어 있는 on-chip형 전자 코 센서를 설계하고 제작하였다.

Abstract ▼

Main topics of this research project are automated DNA lab-on-a-chip, LCD micro-array and miniaturizedelectronic nose sensor. These include some core technologies containing new ideas of their own, and mostly patented internationally as well as domestically.
1) For the study of automated DNA lab-

Main topics of this research project are automated DNA lab-on-a-chip, LCD micro-array and miniaturizedelectronic nose sensor. These include some core technologies containing new ideas of their own, and mostly patented internationally as well as domestically.
1) For the study of automated DNA lab-on-a-chip we successfully developed and characterized self-washing chip and all-passive confluence valve which exploit capillary force. Also, a thermo-pneumatic micro pump was developed for precise control of a tiny amount of biosamples on the chip. For DNA amplification, various types of micro electrodes were patterned on silicon, polymer and polyimide and precise temperature control was performed temporally as well as spatially. As forDNA separation, a genomic DNA separation system was developed in CD format, and a small-size fluorescence detection system was fabricated and used for the detection of amplified DNA.
2) For tailored or customized DNA array chip we used silicon TFT LCD as a variable mask and successfully developed 20-mer APOE1 SNP (single nucleotide polymorphism) chip.
3) A miniaturized electronic nose (e-nose) sensor, which has potential ability to sniff out lung cancer, was developed. Various carbon black-polymer composites were used a sensor material, and silicon or polyimide-based sensor substrate was fabricated using standard CMOSas well as MEMS technology. This multichannel sensor was then interfaced to a PC or a PDA. Using a driver program and a neural network-based analysis program, we successfully discriminated natural herbs like lavender, mint and eucalyptus as well as whisky and cognac. For further miniaturization we also designed and fabricated an on-chip e-nose senor, on which electronic circuits and sensor parts are integrated.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...4
• 요약문 ...6
• ABSTRACT ...10
• CONTENTS ...14
• List of Tables ...15
• Figure Captions ...16
• 목차...27
• 표목차 ...28
• 그림목차 ...29
• 제1장 서 론 ...41
• 제1절 바이오센서 기술 ...41
• 제2절 Lab-on-a-Chip (LOC): 칩 위의 실험실 ...42
• 제3절 전자 코: Electronic nose ("Nose-on-a-Chip") ...44
• 제2장 자동분석 DNA 칩 ...49
• 제1절 미세 유체 제어 ...49
• 제2절 DNA 분리 시스템 ...86
• 제3절 DNA 증폭 (PCR) ...101
• 제4절 소형 DNA 형광 검출 모듈 ...147
• 제3장 Programmable LCD mask를 이용한 DNA microarray ...159
• 제1절 DNA 합성 장치 ...159
• 제2절 올리고뉴클레오티드 합성 ...177
• 제4장 초소형 전자 후각센서 (e-nose) ...197
• 제1절 전자 후각 센서 물질 ...197
• 제2절 센서어레이 구조체 제작 및 센서어레이 칩 평가 ...218
• 제3절 센서어레이 칩을 이용한 전자코시스템 ...232
• 제4절 On-chip electronic nose ...235
• 제5절 시료농축기 ...251
• 제5장 결론 및 건의사항 ...267
• 제1절 과제요약 및 결론 ...267
• 제2절 건의사항 ...268
• 부 록 ...271