초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
질병의 감염여부를 판정할 목적으로 혈액, 분변 등 인체에서 유래하는 검체로 부터 감염물질 혹은 원인물질의 유전정보를 담고 있는 유전자를 대량으로 검사하는 확장 가능한 멀티 샘플 분석용 high throughput digital PCR 장비로써,
1)원심력을 이용한 미세분획 및 Thermal cycling 이 가능한 PCR 카트리지
2)멀티 샘플 분석을 위한 가변확장형 Array 캐비넷
3)장착된 카트리지로부터 목표유전자의 형광을 여기 및 측정하는 스캔모듈
4)장착된 카트리지의 th

□ 연구의 목적 및 내용
질병의 감염여부를 판정할 목적으로 혈액, 분변 등 인체에서 유래하는 검체로 부터 감염물질 혹은 원인물질의 유전정보를 담고 있는 유전자를 대량으로 검사하는 확장 가능한 멀티 샘플 분석용 high throughput digital PCR 장비로써,
1)원심력을 이용한 미세분획 및 Thermal cycling 이 가능한 PCR 카트리지
2)멀티 샘플 분석을 위한 가변확장형 Array 캐비넷
3)장착된 카트리지로부터 목표유전자의 형광을 여기 및 측정하는 스캔모듈
4)장착된 카트리지의 thermal cycling을 효율적으로 관리하는 기술
5)다수의 카트리지를 스케줄링하여 읽는 기술
6)확보된 대량의 분석 성보를 data base와 하여 관리하는 기술로 구성
이를 토대로 많은 양의 샘플을 짧은 시간에 분석할 수 있게 함

□ 연구개발성과
⦁ 원심력을 이용한 미세분획 및 thermal cycling 기능을 내장한 카트리지 설계/제작
- 마이크로임프린팅 기법을 활용한 4백만개의 분획구를 가진 마이크로웰 필름 제작
- BLDC PID 제어를 통한 2400~4800rpm의 원심력을 이용한 분획
- Heating block과 cooling air를 이용한 PCR 제어
- IR 센서를 활용한 비접촉 온도 센싱
⦁ 목표 유전자의 형광을 여기 및 측정을 위한 광학계 설계/제작
- 레이저 다이오드와 비구면 렌즈를 이용한 목표유전자의 형광 여기를 위한 광학계
- 빠른응답속도 및 높은 민감도를 가진 MPPC를 이용하여 형광의 유무를 측정
- Thermal cycling이 끝난 카트리지로 자동으로 이동하는 로봇 설계 및 제작
⦁ 확장 가능한 array cabinet 설계/제작
- m x n 확장형 구조의 설계
⦁ 장비 제어 및 신호처리
- 장착된 카트리지의 thermal cycling을 효율적으로 관리를 위한 FPGA 설계
- 고 정밀 lift stage 제어
- 1.56 MSPS 샘플링 처리
- Thermal cycling이 끝난 카트리지를 스케줄링 하여 데이터 획득을 위한 FPGA 설계
- 확보된 대량의 분석정보를 Bar code 및 QR code를 이용해 data 관리
- 다중 영상 전송을 위한 고속 USB 인터페이스 설계
- 빠른 응답속도의 MPPC 신호처리
- 영상의 이상신호 저감을 위한 영상처리
- 영상의 SNR 개선을 위한 디지털 공간 필터링
- ANN을 이용한 PCR 결과 분석 알고리즘 제공
- 사용자 편의성을 고려한 GUI 설계 및 구현
- 현장 시험을 통한 개선 사항 feed back
- 국내특허 1건, 국내 디자인 특허 2건 출원

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
⦁ 단순한 구조로 제작이 가능하여 시장에 저가의 안정적인 대량 분석용 PCR 공급 가능
⦁ 현재 디지털 PCR의 경우 전량 수입에 의존하나, 개발 후 수입 대체 가능함
⦁ 간편하고 빠르게 대량5의 샘플 분석이 가능해 짐으로 맞춤형 유산균/화장품 등의 개발을 위한 대규모 분석에 활용 가능함
⦁ 대량 분석용 기업 솔루션 확보를 통해 digital PCR 관련 사업적 보완이 가능해짐

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 15
• 2-1. 연구수행내용 및 성과 ... 15
• 2-2. 대표적 성과 ... 34
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 43
• 3-1. 목표 ... 43
• 3-2. 목표 달성여부 ... 44
• 4. 기업지원 내용 및 성과 ... 48
• 5. 연구개발성과의 활용 계획 ... 53
• 끝페이지 ... 54