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다중 전극 어레이 기반 전기수력학 인쇄 기술을 이용한 생분해성 고분자의 2차원 마이크로 패터닝 연구
황태헌,류원형,Hwang, Tae Heon,Ryu, WonHyoung 한국입자에어로졸학회 2017 Particle and Aerosol Research Vol.13 No.3
Electrohydrodynamic (EHD) printing with the aid of strong electric fields can generate and pattern droplets that are smaller than droplets by other printing technologies. Conventional EHD printing has created two-dimensional (2D) patterns by moving its nozzle or a substrate in X and Y directions. In this study, we aimed to develop an EHD system that can create 2D patterns using a multielectrode array (MEA) without moving a nozzle or substrate. In particular, printing ink mixtures of biodegradable polymers and model dyes was patterned on a thin film made of another biodegradable polymer. Without movement of a nozzle and substrate, stable 2D patterning of minimum $6{\mu}m$ size over a range of about 1 mm away from the nozzle position was achieved by MEA control only. We also demonstrated the possibility of denser 2D pattering of the ink mixtures by moving a target substrate relative to MEA position. 전기수력학 (Electrohydrodynamic, EHD) 프린팅 기술은 전기장을 이용하여 일반 프린팅 기술보다 더 작은 크기의 액적을 분사하고 패터닝할 수 있는 장점을 갖고 있다. EHD 프린팅은 일반적으로 인쇄 노즐이나 기판을 X-Y 방향으로 움직여 패턴을 제작하는 방식으로 사용되어 왔으나 본 연구에서는 다중전극 어레이 (Multielectrode array, MEA)를 이용하여 원하는 기판위에 2차원의 패터닝이 가능함을 연구하였다. 특히, 약물전달장치 등의 바이오메디칼 디바이스로의 응용이 가능한 생분해성 고분자와 염료를 혼합한 잉크의 EHD 프린팅을 시도하였으며 노즐이나 기판의 움직임 없이 안정적으로 분사할 수 있는 2차원 범위에 대한 연구를 통해 최소 약 $6{\mu}m$ 크기를 갖는 패턴을 노즐 위치로부터 수평방향으로 약 1 mm 범위까지 안정적 패터닝이 가능함을 확인하였다. 또한, MEA 전극 간의 거리에 의한 패턴 조밀도의 한계를 극복하기 위해 MEA와 인쇄가 이루어지는 기판과의 상대적 이동을 통해 더 조밀한 패터닝이 가능함을 보여주었다.
생체 조직의 국소 강도 측정을 위한 마이크로 콘 팁을 가진 압전 캔틸레버 제작
노희창(Hee Chang Roh),양다솜(Dasom Yang),류원형(WonHyoung Ryu) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集B Vol.41 No.11
체외 및 체내 삽입형 이미징 기술 등에 의해서는 판별이 어려운 질환의 조기 진단을 위해 인체 내 삽입이 가능하며 체내 국소부위의 정밀 측정이 가능한 새로운 진단기술이 필요하다. 동맥경화로 발전할 수 있는 죽상경화반의 경우 이미징 기술로는 판별이 어려우나 건강한 조직 대비 미세한 기계적 물성치의 차이를 가질 것으로 예상되어 정밀한 국소 조직의 기계적 강도 측정을 통한 조기 진단이 가능할 것으로 기대된다. 본 연구에서는 궁극적으로 체내 삽입이 가능하며 국소 조직의 강도 측정이 가능한 압전 재료 기반 캔틸레버 센서를 제작하고자 하였다. 압전 기능을 갖는 캔틸레버 제작을 위해 BaTiO₃ 나노입자 기반의 압전 고분자 복합재 최적화 연구 및 열 인장 공정으로 캔틸레버 끝 단에 마이크로 콘 구조의 팁을 제작하였다. 이 압전 캔틸레버 센서를 이용하여 기계적 물성치가 다른 생체 조직의 강도 측정을 통해 센서로서의 기능을 확인하였다. For diseases that are difficult to detect by conventional imaging techniques, the development of a diagnostic method that allows sensors to be inserted into the human body to aid the diagnosis of local spots of the target tissue, is highly desirable. In particular, it is extremely difficult to determine whether vulnerable plaque can later develop into atherosclerosis using only imaging techniques. However, vulnerable plaques are expected to have slightly different mechanical properties than healthy tissue. In this study, we aim to develop a piezoelectric cantilever-type sensor that can be inserted into the human body and can detect the local mechanical properties of the target tissue. A piezoelectric polymer composite based on BaTiO₃ nanoparticles was optimized for fabrication of a piezoelectric cantilever. Next, a micro-cone tip was fabricated at the end of the piezoelectric cantilever by thermal drawing. Finally, stiffness of biological tissue samples was measured with the piezoelectric cantilever sensor for verifying its functionality.
약물전달 장치를 위한 Electrohydrodynamic Printing 연구
김진범(Jinbum Kim),황태헌(TaeHeon Hwang),류원형(WonHyoung Ryu) 한국생산제조학회 2011 한국생산제조시스템학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.4
One of the major challenges in drug delivery system is to provide an appropriate dosage of therapeutic agents at a right time and location. For this, we have been developing micro-fluidic drug delivery systems comprised of an array of micro-fluidic channels and drug reservoirs. The size of drug reservoirs ranges from 10 ㎛ ~ 1㎜ and the filling the multiple micro-scale reservoirs with drug has been a major challenge. Electrohydrodynamics (EHD) jet printing technology was employed to load drug molecules into micro-scale reservoirs. Rhodamine B was used as a model drug and its controlled loading into micro-scale reservoirs are demonstrated using voltage and a distance between a injection nozzle and a reservoir.