혈액 성분의 결정을 위한 신속하고 효율적인 광-전기적(opt o‐electrical) 방법이 주석 산화물(tin oxide, SnO2) 양자점(quantum dot, QD) 플루오렌(fluorene) 공중합체 이종접합 광검출기(heterojunction photodetector, FP‐PD)를 통해 입증된다. 광활성 물질, 장치 구조 및 감지 시스템은 저비용으로 소형화를 제공하도록 면밀히 설계되었다. SnO2 QD는 1단계 용매열(solvo thermal) 반응으로 합성되며, 이를 광검출기에 적용한 후 간단한 연속적 연상(순차) 스핀 코팅(sequential spin‐coating) 공정으로 제작하였다. 최적 조건에서 SnO2 QD/FP‐PD는 자기구동(self‐powered) 작동 하에서 현저한 감응도(responsivity), 검출능(detectability), 빠른 응답 및 안정성을 보였다. 본 연구에서는 자외선 서로 다른 두 파장을 조사할 때 광검출기와 혈액 성분 사이의 상호작용과 혈액 성분의 광학적 특성을 체계적으로 조사하였다. 또한 특정 흡수 현상을 바탕으로 SnO2 QD/FP‐PD에 의해 서로 다른 세 가지 혈액 성분 혼합물을 성공적으로 규명하였으며, 이는 응급의료 및 건강 모니터링 시스템을 위한 간단하고 효율적인 기술을 제공한다.

폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 우수한 생체적합성, 높은 광학 투명성, 대량생산에의 적합성 때문에 마이크로플루이딕 소자에 흔히 적용된다. 최근에는 폴리머의 표면 젖음성(wettability)을 향상시키기 위한 다양한 표면 처리 방법들이 보고되었으며, 이는 접착과 직접적으로 관련된다. 본 연구에서는 PMMA의 표면에 대한 표면 처리로서 UV 조사 기법과 IPA(이소프로판올) 세정 기법이 PMMA 표면의 물 접촉각에 미치는 영향을 조사하였다. 두께 1.62 mm의 상용 PMMA 시트를 네 가지 서로 다른 조사 시간으로 UV 광에 노출시켰다. UV 광 노출 후 물 접촉각이 유의하게 감소하는 현상이 관찰되었고, UV 조사에 의해 낮아진 접촉각은 시간이 지남에 따라 다시 증가하였다. 측정 결과, 물 접촉각은 UV 노출 선량뿐만 아니라 UV 노출 후의 보관 시간의 함수임을 확인하였다. 또한 UV 조사 이후 IPA 세정 공정의 영향을 평가하였으며, 그 결과 물 접촉각이 증가하는 것을 관찰하였다.

제목: 전기생리학적 신호 검출을 위한 전도성 건식 전극 논문 번호 2200594에서 Young-Joon Kim, Hocheon Yoo 및 동료들은 생분해성 고분자 복합 전극이 장기간에 걸친 민감한 전기생리학적 생체신호 감지를 가능하게 함을 보여준다. 건식 유기 필름의 견고한 기계-전기적 특성은 PEDOT:PSS, HEC, 도파민 사이의 약한 분자 간 상호작용을 통해 구현된다. 그 결과, 표피 전극은 무선 측정 시스템을 사용하여 ECG 및 EMG 신호를 연속적으로 검출한다.

혈액 성분의 결정을 위한 신속하고 효율적인 광-전기적(opt o‐electrical) 방법이 주석 산화물(tin oxide, SnO2) 양자점(quantum dot, QD) 플루오렌(fluorene) 공중합체 이종접합 광검출기(heterojunction photodetector, FP‐PD)를 통해 입증된다. 광활성 물질, 장치 구조 및 감지 시스템은 저비용으로 소형화를 제공하도록 면밀히 설계되었다. SnO2 QD는 1단계 용매열(solvo thermal) 반응으로 합성되며, 이를 광검출기에 적용한 후 간단한 연속적 연상(순차) 스핀 코팅(sequential spin‐coating) 공정으로 제작하였다. 최적 조건에서 SnO2 QD/FP‐PD는 자기구동(self‐powered) 작동 하에서 현저한 감응도(responsivity), 검출능(detectability), 빠른 응답 및 안정성을 보였다. 본 연구에서는 자외선 서로 다른 두 파장을 조사할 때 광검출기와 혈액 성분 사이의 상호작용과 혈액 성분의 광학적 특성을 체계적으로 조사하였다. 또한 특정 흡수 현상을 바탕으로 SnO2 QD/FP‐PD에 의해 서로 다른 세 가지 혈액 성분 혼합물을 성공적으로 규명하였으며, 이는 응급의료 및 건강 모니터링 시스템을 위한 간단하고 효율적인 기술을 제공한다.

폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 우수한 생체적합성, 높은 광학 투명성, 대량생산에의 적합성 때문에 마이크로플루이딕 소자에 흔히 적용된다. 최근에는 폴리머의 표면 젖음성(wettability)을 향상시키기 위한 다양한 표면 처리 방법들이 보고되었으며, 이는 접착과 직접적으로 관련된다. 본 연구에서는 PMMA의 표면에 대한 표면 처리로서 UV 조사 기법과 IPA(이소프로판올) 세정 기법이 PMMA 표면의 물 접촉각에 미치는 영향을 조사하였다. 두께 1.62 mm의 상용 PMMA 시트를 네 가지 서로 다른 조사 시간으로 UV 광에 노출시켰다. UV 광 노출 후 물 접촉각이 유의하게 감소하는 현상이 관찰되었고, UV 조사에 의해 낮아진 접촉각은 시간이 지남에 따라 다시 증가하였다. 측정 결과, 물 접촉각은 UV 노출 선량뿐만 아니라 UV 노출 후의 보관 시간의 함수임을 확인하였다. 또한 UV 조사 이후 IPA 세정 공정의 영향을 평가하였으며, 그 결과 물 접촉각이 증가하는 것을 관찰하였다.

제목: 전기생리학적 신호 검출을 위한 전도성 건식 전극 논문 번호 2200594에서 Young-Joon Kim, Hocheon Yoo 및 동료들은 생분해성 고분자 복합 전극이 장기간에 걸친 민감한 전기생리학적 생체신호 감지를 가능하게 함을 보여준다. 건식 유기 필름의 견고한 기계-전기적 특성은 PEDOT:PSS, HEC, 도파민 사이의 약한 분자 간 상호작용을 통해 구현된다. 그 결과, 표피 전극은 무선 측정 시스템을 사용하여 ECG 및 EMG 신호를 연속적으로 검출한다.

비효소적 포도당 연료전지는 양성자 교환 막(proton exchange membrane) 환경에서 Pt 기반의 비생물 촉매(abiotic catalyst)로 포도당을 직접 산화하여 글루콘산(gluconic acid)을 생성하며, 생체적합성, 화학적 안정성, 높은 이온 전도도 등 다양한 장점을 가진다. 본 연구에서는 3가지 유로 흐름장(flow-field) 설계(serpentine, interdigitated, parallel)에 대해 덜 소수성인 확산층(diffusion layer)의 투과도(permeability)를 보고한다. 모든 경우에 대해 유로 경로의 채널 폭(channel width)이 증가할수록 전력 밀도는 증가하고 옴 저항(Ohmic resistance)은 감소한다. serpentine 형상(채널 및 리브 폭: 각각 1.5 mm와 0.5 mm)은 parallel 형상(46.5 μW cm −2에서 683 μA cm −2) 및 interdigitated 형상(74.0 μW cm −2에서 878 μA cm −2)에 비해 세포 전압(cell voltage: 60 mV)에서 최대 전력 밀도 및 전류 밀도(각각 103.4 μW cm −2, 1,273 μA cm −2)를 현저하게 나타낸다. 또한 단일 전지 온도, 포도당 농도 및 유량(flow rate) 변화에 따른 투과도 및 성능 분석은 포도당 연료전지에 대한 다양한 관점을 제공한다.

압력 보조 비점(PABP) 제어 시스템을 활용한 혁신적 열 융착 결합(thermal fusion bonding, TFB) 방법을 특성화하여, 마이크로채널과 박막 커버 시트를 포함하는 열가소성 부품의 결합에 대한 최적 매개변수를 도출하고자 하였다. PABP TFB 시스템은 결합할 부품이 들어 있는 백을 끓는 물에 침지하고 증기압을 변화시킴으로써 온도 및 압력 경계조건을 정밀하게 제어할 수 있다. 기존 시스템은 사람이 압력 안전밸브를 수동으로 조절하고 시스템 온도를 유지하도록 하였는데, 이로 인해 시간 지연이 발생한다. 압력 용기 내의 온도를 자동으로 제어하기 위한 폐루프 제어 시스템을 개발하였다. 깊이 2종(5μm 및 10μm)의 마이크로채널과 4가지 서로 다른 종횡비(aspect ratio)를 포함하는 시험 구조의 형상을 설계하였다: 1:10, 1:50, 1:100, 1:200. 마이크로채널은 마이크로-밀링된 황동 몰드 인서트를 사용하여 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate, PMMA)에 핫 엠보싱(hot embossing)으로 구현하였다. 폐루프 시스템을 사용한 결합 결과를 평가하였다. 평균 파열 압력은 종횡비(AR)가 증가할수록 감소하였으며, 자동 폐루프 시스템에서는 더 얕은 채널에서 더 높게 나타났다. 주어진 종횡비에 대해 파열 압력은 5 mm 채널에서 자동 폐루프 시스템이 5%–19% 더 높았고, 10 mm 채널에서는 5%–10% 증가하였다.

칩-투-칩 및 월드-투-칩 유체 플루이딕 상호연결은 구성 요소 칩 간, 그리고 마이크로유체 시스템과의 사이에서 액체가 통과할 수 있도록 하기 위해 필수적이다. 그러나 대부분의 상호연결 설계는 상호연결의 개수가 늘어날수록 칩에 추가적인 물리적 제약을 가하여, 과도하게 구속된 마이크로유체 시스템을 초래한다. 여러 상호연결이 제공하는 상충되는 제약은 칩에 응력을 유발하여, 불명확한 사하(死荷) 체적(dead volume)과 마이크로유체 시스템을 구성하는 칩들 간의 정렬 불일치를 만든다. 캡릴러리 힘을 이용하여 동심의 관통홀(concentric through-holes) 사이에 현수된 액체 브리지를 형성하고 유체 통로로 작용하는 노즐(gasketless) 초소수성 유체 상호연결(GSFI)에 대해 조사하였다. GSFI는 구성 요소 칩 간의 정렬을 상호연결 기능에서 분리하며, 액체 브리지의 메니스커스가 홀의 가장자리에 부착되도록 함으로써 무시할 만한 사하 체적을 생성한다. 이러한 수동(패시브) 씰은 간격으로 분리된 동심 마이크로유체 포트 주변에 평행한 초소수성 표면(물 접촉각 ≥ 150°)을 패터닝하여 제작하였다. 두 폴리머 칩의 상대 위치는 v-그루브에 안착된 세 개의 구형 볼 베어링을 이용한 수동 운동학적 제약으로 결정하였다. 영-라플라스(Young-Laplace) 방정식에서 유도한 누설 압력 모델을 사용하여 액체 브리지의 파손 시 누설 압력을 추정하였다. 조립 간격이 3~240 µm인 사출성형 사이클릭 올레핀 코폴리머(Cyclic Olefin Copolymer, COC) 칩 조립체를 사용하여 실험적으로 모델을 검증하였다. GSFI에서 측정된 최대 누설 압력은 21.4 kPa(3.1 psig)였으며, 이는 측정된 평균 조립 간격 3 µm에 해당하였고, 평균 조립 간격 240 µm에서는 0.5 kPa(0.073 psig)로 감소하였다. 노즐 없는 씰의 효율에 대한 반경 방향 정렬 불일치의 영향을 시험한 결과, 유의한 효과는 관찰되지 않았다. 이는 칩 프라이밍(priming) 과정에서 액체 브리지가 형성되는 방식과 관련된 것일 수 있으나, 해당 가설을 검증하기 위해 추가 연구가 필요하다.