초록 ▼

인체 이식 가능한 자가발전형 생체연료전지/나노배터리 융합형 전원(power source) 시스템 개발을 위하여 나노구조 물질 시스템 기술, 장수명의 고밀도 고성능 효소전극 개발, 생체물질 유동해석 기술, 생체적합 설계 기술, 나노 배터리 충전 및 관리 회로 등을 개발 하는 것이며 요소기술들을 아래와 같다.
○ 습식 공정을 이용한 금속 나노와이어 어레이, 금속 나노입자 및 나노구조 제조
○ 고주파 대역의 초음파 영상과 미세입자추적기법을 이용하여 불투명 유동에서 정량적 유량측정 기법 개발
○ 생체 전원장치 및 전극 물질

인체 이식 가능한 자가발전형 생체연료전지/나노배터리 융합형 전원(power source) 시스템 개발을 위하여 나노구조 물질 시스템 기술, 장수명의 고밀도 고성능 효소전극 개발, 생체물질 유동해석 기술, 생체적합 설계 기술, 나노 배터리 충전 및 관리 회로 등을 개발 하는 것이며 요소기술들을 아래와 같다.
○ 습식 공정을 이용한 금속 나노와이어 어레이, 금속 나노입자 및 나노구조 제조
○ 고주파 대역의 초음파 영상과 미세입자추적기법을 이용하여 불투명 유동에서 정량적 유량측정 기법 개발
○ 생체 전원장치 및 전극 물질의 독성 및 혈액반응 분석
○ 단위면적당 발생 전력을 최대화할 수 있는 고밀도 효소전극 개발
○ 바이오연료전지에서 발생된 저전압 (1V이하)을 승압하는 회로기술 개발
○ 바이오연료전지로부터 변환된 전력을 배터리에 저장 및 관리하는 회로기술 개발

Abstract ▼

Wet-chemical synthesis method for the preparation of metal nanowire arrays, metal nanoparticles, and nanostructured electrode have been developed.
Through the nanoscale coating technology, safety issue of implantable bio-battery in blood vessel will be assessed by introduction of newly designed s

Wet-chemical synthesis method for the preparation of metal nanowire arrays, metal nanoparticles, and nanostructured electrode have been developed.
Through the nanoscale coating technology, safety issue of implantable bio-battery in blood vessel will be assessed by introduction of newly designed system for inhibiting toxicity by implantation.
The bended pipe flow simulating the hybrid power system was investigated using CFD and PIV methods. The optimized shape to improve the performance with the minimization of the interference with the blood flow can be proposed from the results.
The highly amount of glucose oxidase (GOx) was immobilized on the surface of MWCNTs by optimizing the concentrations of EDC, NHS, and GOx. About 3.3 mg of GOx per 1 mg of CNT was attached under optimal condition (430 mM NHS, 52 mMEDC, and 8.7 mg/mL of GOx). FT-IR and AFM analysis clearly showed the immobilized GOx. Immobilized GOx converted successfully glucose generating gluconic acid. Cyclic voltametry analysis showed that electrode loaded with the highest amount of GOx generated 9-fold higher electric current than that loaded with the lower amount of GOx (0.24 mg-GOx/1 mg-CNT).
In conclusion, this study includes synthesis of nano-structured materials, development of stable and high enzyme loading electrode, flow analysis of biomaterials in human body, biocompatibility test for hybrid power system, inventing superhydrophobic filter for glucose only penetration and development of charge and management circuit for nano batteryce with micro enzyme electrodes as a high performance for biofuel cell.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMRY ... 7
• Contents ... 8
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제 1 절 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1. 연구개발 대상 기술의 정의 및 개념 ... 11
• 가. 나노구조 물질 시스템 기술 ... 11
• 나. 인체이식형 융합전원시스템의 동작 및 성능 진단을 위해 고해상도 in vivo 유동해석 ... 11
• 다. 효소 고정화 기술 ... 11
• 라. 생체 독성 억제 기술 ... 11
• 마. 전력제어 시스템기술 ... 11
• 바. 초소수성 포도당 투과 필터 ... 12
• 제 2 절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 12
• 1. 목적 ... 12
• 2. 필요성 ... 12
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 14
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제 1 절 국내외 기술현황 ... 16
• 1. 나노구조 물질 시스템 개발 (액상법에 의한 나노구조 물질의 제조 (AAO 템플레이트를 이용한 금속 나노와이어) ... 16
• 2. 생체물질 유동해석 기술 개발 ... 18
• 3. 전력제어 기술 개발 ... 19
• 4. 효소 고정화 기술 ... 20
• 5. 생체 독성 억제 기술 ... 21
• 6. 초소수성 포도당 투과 필터 ... 24
• 제 2 절 사업단 연구결과와 기술현황과의 비교 ... 24
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
• 제 1 절 연구 방법 및 내용 ... 26
• 제 2 절 연구 결과 ... 28
• 1.　나노구조 물질 시스템 개발 ... 28
• 2. 모사 융합전원 시스템 주위 유동 해석 ... 30
• 3. 생체 적합성 및 독성, 혈액 반응 ... 32
• 4. MWCNT의 표면에 포도당 산화효소 부착량 극대화 ... 34
• 5. 미소 전력변환 및 충전회로기술 개발 ... 39
• 6.　초소수성 포도당 투과 필터 개발 ... 41
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 44
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ... 44
• 제 2 절 관련분야 기여도 ... 45
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 47
• 제 1 절 융합전원 시스템 개발을 위한 활용계획 ... 47
• 제 2 절 관련분야 기여도 ... 48
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 50
• 제 7 장 참고문헌 ... 51
• 끝페이지 ... 53