초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
전기삼투펌프는 다공성 전극과 다공성 멤브레인으로 구성되어 유체와 닿아 있는 전형적인 전기화학 실험 장치인데, 전극은 단지 멤브레인 사이에 전압을 거는 도구로만 간주되었고, 전극반응에 대하여 구체적인 연구가 되어진 바 없다. 본 과제에서는 MnO₂, PANI,Quinone polymer, prussian blue 등 다양한 전극시스템을 활용하여 전극반응에 따른 전기삼투현상을 관찰하여 전기화학적 접근 방법의 개발 및 현상에 대한 이해를 하기 위한것이 목표이다. 또한, 멤브레인의 최적화를

□ 연구의 목적 및 내용
전기삼투펌프는 다공성 전극과 다공성 멤브레인으로 구성되어 유체와 닿아 있는 전형적인 전기화학 실험 장치인데, 전극은 단지 멤브레인 사이에 전압을 거는 도구로만 간주되었고, 전극반응에 대하여 구체적인 연구가 되어진 바 없다. 본 과제에서는 MnO₂, PANI,Quinone polymer, prussian blue 등 다양한 전극시스템을 활용하여 전극반응에 따른 전기삼투현상을 관찰하여 전기화학적 접근 방법의 개발 및 현상에 대한 이해를 하기 위한것이 목표이다. 또한, 멤브레인의 최적화를 통하여 실제적으로 활용 가능한 전기삼투펌프 개발의 기초를 만들고자 한다.

본 연구에서는 기존에 개발한 Ag/Ag₂O 전극시스템에 의한 가스발생 없는 전기삼투펌프(Non-gassing EOP)에 대한 심층연구로서 다양한 전극반응 시스템을 적용하여 근본적인 원리를 이해하고자 한다. 전기활성이 있는 MnO₂/MnOOH, prussian blue 등의 무기화합물, polyaniline(PANI), quinone polymer 등의 유기고분자를 비교 연구하여 전극반응이 전기삼투현상에 미치는 다양한 정보를 얻어 내어 전극반응 기반 전기삼투현상의 기본 원리를 연구하고자 한다. 또한 이에 대한 대조 연구로 전극반응이 전기삼투현상에의 영향이 미미할 것으로 여겨지는 Fc polymer 및 Zn, Cu를 전극물질로 사용하여 비교해 볼 것이다. 또한, 멤브레인 pore size, 두께 등에 따른 성능 검토 및 활용 범위 확보하고자 하는데, 다양한 크기의 monodisperse silica microsphere 활용한 멤브레인을 구성하여 poresize, 두께, 면적에 따른 유속, 압력 등의 성능 검토 및 활용 범위를 확보하고자 한다.

porous alumina 등을 이용한 straight pore의 크기 및 길이 따른 펌프의 성능도 비교해보자 한다. 이를 통해 효과적인 MEA(membrane-electrode-assembly)의 구성에 따른 펌프시스템의 최적화, 초소형 전압구동시스템의 구현에 따른 초소형 펌프시스템의 구현 및 약물전달 및 의료 및 환경시료에의 적용도 도모코자 한다.

□ 연구결과
1. 가스발생 없는 전기삼투펌프(Non-gassing EOP)의 전극 반응 물질 및 반응성 연구
- Ag/Ag₂O 전극시스템
- MnO₂/MnOOH 등 금속산화물
- prussian blue 등의 무기화합물,
- polyaniline(PANI), quinone polymer 등의 유기고분자
- Zn, Cu 등의 2가 양이온 발생 산화전극

2. 멤브레인 구성 및 최적화
- over-coating법에 의한 멤브레인 구성
- 멤브레인 pore size에 따른 압력, 유속의 변화 및 최적화
- 멤브레인 두께, 면적에 따른 유속, 압력 등의 성능 검토
- porous alumina 등을 이용한 straight pore의 활용

3. 용용을 위한 기초연구
- microfluidic device용 펌프
- 약물 주입을 위한 의료용 펌프 프로토타입

□ 연구결과의 활용계획
- 체내이식형 몰핀 주입펌프 개발
- 패치형 인슐린 펌프 개발
- 교수창업기업인 ㈜케어메디를 이용한 상용화

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Electroosmotic pump is a typical electrochemical system made of membrane-electrode-assembly (MEA) system. But, the importance of the electrode materials and electrochemical reactions have been neglected for a long time. We’ll try the electrochemical approach for understanding t

□ Purpose&contents
Electroosmotic pump is a typical electrochemical system made of membrane-electrode-assembly (MEA) system. But, the importance of the electrode materials and electrochemical reactions have been neglected for a long time. We’ll try the electrochemical approach for understanding the electroosmotic pumping by applying a variety of electrochemical systems such as MnO₂, PANI, quinone polymer, etc. The membrane pore size and shape will be optimized for the actual applications of the pump such as drug delivery and fluid handling in microfluidic and hand-held devices.

□ Result
1. Studies of electrode materials and reactions for non-gassing electroosmotic pump
- Ag/Ag₂O
- MnO₂/MnOOH and metal oxides
- prussian blue and inorganic materials
- polyaniline(PANI), quinone polymer, and polymeric materials
- Zn, Cu metals as anode for producing divalent cations

2. Optimaization of membrae
- over-coating method
- pore size effect in pressure and flow rate
- membrane thickness and area effect in flow rate
- stratight pores for membranes

3. Applications
- pump for microfluidic devices
- Prototype pumps for drug delivery

□ Expected Contribution
- Contribution in the development of implantable morphine pump
- Contribution in the development of insulin patch pump
- Foundation of venture company, CareMedi for commercialization

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 20 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 36 5. 연구결과의 활용계획 ... 37 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 37 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 39 8. 참고문헌 ... 39 9. 연구성과 ... 41 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 44 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 44 12. 기타사항 ... 45별첨1 ... 46끝페이지 ... 48