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미세유체칩 내 자기조립화된 나노입자로 이루어진 이온교환막을 이용한 역전기분해 에너지 발전
최은표(Eunpyo Choi),권길성(Kilsung Kwom),김대중(Daejoong Kim),박정열(Jungyul Park) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12
This paper presents a novel microplatform for high power energy generation based on reverse electrodialysis. The ideal cation-selective membrane for power generations is realized using geometrically controlled in-situ self-assembled nanoparticles. Our proposed membranes can be constructed with simple and cost effective process using microdroplet control containing nanoparticles in microchannel. Another advantage in our system is that maximum powers and the energy conversion efficiency can be improved by changing the geometry of microchannel and proper selection of size and materials in nanoparticles. This proposed platform can be used to supply power sources to other microdevices and contribute a fundamental understanding of the ion transport behavior and the power generation mechanism.
미세유체칩 내 자기조립화된 나노입자로 이루어진 이온교환막을 이용한 역전기투석 에너지 발전
최은표(Eunpyo Choi),권길성(Kilsung Kwon),김대중(Daejoong Kim),박정열(Jungyul Park) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.5
본 논문은 미세유체 시스템에서 농도차에 의한 역전기투석을 이용하여 에너지발전을 할 수 있는 장치를 제안한다. 역전기투석을 위한 이온교환막은 미세유체칩의 적정 위치에 자기조립화된 나노입자 사이의 공극으로 이루어지며, 이는 마이크로 용량의 나노입자가 분산된 용액 방울을 제어함으로써 쉽고 저렴한 방법으로 제작이 가능하다. 본 제안 시스템은 미세유체칩의 형상을 변형하거나 나노입자의 사이즈, 혹은 나노입자의 종류를 손쉽게 바꿔가며 최대 파워와 에너지 변환 효율을 향상 시킬 수 있다는 장점이 있다. 앞으로, 본 연구에서 제안하는 디바이스는 랩온어칩 시스템에서 다른 미세장치로 에너지를 공급하는 매개체로 이용 될 수 있을 뿐 아니라 더 다양한 재료를 이용함으로써 이온 교환현상 및 에너지 발전의 기초 연구에 활용될 수 있을 것이라 기대한다. This paper presents a novel microplatform for high power generation based on reverse electrodialysis. The ideal cation-selective membrane for power generation was realized using geometrically controlled in situ self-assembled nanoparticles. Our proposed membranes can be constructed through a simple and cost-effective process that uses microdroplet control with nanoparticles in a microchannel. Another advantage of our system is that the maximum power and energy conversion efficiency can be improved by changing the geometry of the microchannel and proper selection of the nanoparticle size and material. This proposed platform can be used to supply power sources to other microdevices and contribute to a fundamental understanding of ion transport behavior and the power generation mechanism.
MEMS-Based Energy Harvesting System Using Self-Organized Heart Muscle Cells
Eunpyo Choi(최은표),Sung Q Lee(이성규),Tae Yun Kim(김태윤),Kyoung J. Lee(이경진),Jungyul Park(박정열) 대한기계학회 2009 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2009 No.11
A novel hybrid MEMS-based energy harvesting system is developed using activation of heart muscle cell. Heart muscle cells from rats are cultured on the lead magnesium niobate-lead titanate(PMN-PT) single crystal diaphragm fabricated by MEMS technology. The mechanical stress induced by contraction forces from heart muscle cell is conversed into electrical power by piezoelectric effect. A PMN-PT materials exhibit extraordinary piezoelectric properties and are a kind of biocompatibility materials. This PMN-PT single crystal diaphragm has one-side interdigitated electrode design, which makes it possible that an external stress applied to the diaphragm results in output voltage by piezoelectric effect. After in vitro culture of heart muscle cell, we successfully measured the output signal of voltage from this hybrid MEMS power generator. This result shows the possibility that our power generator can be used as an alternative micropower source for the micro implantable systems or micro/nano-robots. Moreover, it can be applied to study a quantitative understanding of the mechanism of heart failure by measuring the contraction force from cardiomyocytes.
암 치료를 위한 Poly(ethylene glycol)-Doxorubicin/SPION 자성 나노입자의 제조 및 특성분석
김유경(Yugyeong Kim),이선민(Seonmin Lee),김단비(Danbee Kim),노강민(Kangmin Noh),오근상(Keun Sang Oh),조성훈(Sunghoon Cho),최은표(Eunpyo Choi),김규표(Kyu-pyo Kim),허강무(Kang Moo Huh) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.6
본 연구에서는 친수성 poly(ethylene glycol)(PEG)와 소수성 항암제인 독소루비신(DOX)의 화학적 결합에 의해 합성된 PEG-DOX conjugate를 이용하여 암 진단 및 치료가 가능한 자성 나노입자를 제조하고자 하였다. 양친매성 PEG-DOX는 수용액 내에서 자기조립 특성을 보이고, 10 ㎚ 내외의 자성 나노입자(SPION)에 대해 높은 봉입능 및 봉입률을 보였다. 제조된 PEG-DOX/SPION 나노입자는 ~100 ㎚의 균일한 사이즈 분포를 가지며 phantom 실험을 통해 조영제로서의 가능성을 확인하였다. 세포독성평가에서 DOX에 비해 낮은 독성을 보였고 최대내성용량(MTD) 평가실험에서 사망 개체가 발생하지 않았다. 결과적으로, 고함량의 항암제와 SPION으로 구성된 본 나노입자 시스템은 낮은 독성, MR 조영 특성, 수동적 및 자성 표적화능 등 다양한 생기능성을 기반으로 암 진단 및 치료에 유용한 테라그노스틱 제형에 응용될 수 있을 것으로 기대한다. In this study, an amphiphilic polymer-drug conjugate was synthesized by chemical conjugation of a hydrophilic polymer poly(ethylene glycol) (PEG) with a hydrophobic anticancer agent, doxorubicin (DOX), to prepare magnetic nanoparticles for cancer diagnosis and therapy. The amphiphilic PEG-DOX polymer could self-assemble in the aqueous solution to form nanoparticles (NPs) and efficiently encapsulated superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION) with high loading capacity and loading efficiency. The resulting SPION encapsulated PEG-DOX (PEG-DOX/SPION) NPs were observed to have an average size of ~100 ㎚ with a narrow and unimodal size distribution and demonstrated the characteristic of MR contrast agent from the phantom experiments. In the toxicity assessment, PEG-DOX/SPION NPs showed lower toxicity than pristine DOX, and no mortality was detected at the maximum MTD. As a result, these magnetic NPs with high contents of DOX and SPION could be utilized as a theragnostic formulation for efficient cancer diagnosis and therapy, due to their diverse potential capacities properties, such as low toxicity, MR imaging character, passive and magnetic targeting properties, and so on.
정진우(Jinwoo Jung),김창세(Chang-Sei Kim),김의선(Eui-Sun Kim),김학준(Hakjoon Kim),박금룡(Jinlong Piao),박재현(Jae-Hyun Park),무하마드 아위스(Muhammad Awais),최은표(Eunpyo Choi),박종오(Jong-Oh Park),정원진(Wonjin Jung),박형석(Hyeong-Seog 대한기계학회 2018 大韓機械學會論文集A Vol.42 No.8
병렬 케이블로봇은 케이블을 구동기로 사용하는 새로운 개념의 병렬로봇으로, 대형작업공간과 고동특성 거동의 특징을 가지고 있어 이를 활용한 산업분야 응용연구가 증가하고 있다. 특히, 초대형 전파망원경이나 스포츠중계용 고속이동 촬영시스템에 사용되고 있으며, 케이블 로봇 제어의 강건성과 정밀성을 개선하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 병렬 케이블로봇을 구성하는 요소 중에 윈치시스템은, 엔드이펙터에 연결된 케이블의 길이와 장력을 조종하여 병렬 케이블로봇을 제어하는 핵심구성요소다. 본 논문에서는, 주요 윈치에러 요인들을 감지하는 센서를 윈치에 탑재하고 에러 대응 알고리즘을 개발 및 사용함으로써, 윈치의 에러 대응성을 높여 로봇의 강건성을 향상시킨 스마트 윈치시스템의 개발 내용과 병렬 케이블로봇에 적용한 결과를 보인다. The cable-driven parallel robot (CDPR) is a new type of robot different from traditional serial and parallel robots, with a large workspace and high dynamic characteristics. Applications of CDPR in industrial fields have significantly increased. In particular, CDPR has been successfully applied to huge radio telescope systems and high-speed moving camera systems for sports broadcasting. Along with diverse applications, various studies are being conducted to improve the robust and precise control of CDPR. Among the components of CDPR, the winch that controls cable length and tension is one of the key components directly affecting control performance. An algorithm utilizing sensors equipped in a winch to detect winch errors can improve the robustness of robots by providing the winch with the ability to compensate for errors. Performance testing of the smart winch system was carried out, including CDPR positioning tests using the smart winches.