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보고서 상세정보

입자의 공기 역학 및 전기적 특성을 이용한 기상 병원균 선별적 분류/포집과 미세 유체 채널 기반 전처리 기술
Development of separation/sampling technology of airborne pathogne using aerodynamiic and electrical characteristics of aerosols and preprocessing technology based on micro/nano-fluidic channel

  • 사업명

    글로벌프론티어사업

  • 과제명

    입자의 공기역학 및 전기적 특성을 이용한 기상 병원균 선별적 분류/포집과 미세유체채널 기반 전처리 기술

  • 주관연구기관

    연세대학교
    Yonsei University

  • 연구책임자

    황정호

  • 참여연구자

    정효일   박성수   오나은   Hoang Hong Hoa   김이현   Dao Thi Thuy Nguyen   박규태   박지운   박재홍   그외 다수  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-06

  • 과제시작년도

    2014

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    (재)바이오나노헬스가드연구단
    Health-Global Ubiquitous Autonomous Rapid Detection

  • 등록번호

    TRKO201600000782

  • 과제고유번호

    1711014947

  • 키워드

    공기 부유 병원균.병원균 액상 포집.병원균 농축.핵산 추출.전처리.aerosol pathogens.liquefied capturing.enrichment.extraction.preprocess.

  • DB 구축일자

    2016-04-30

  • 초록 


    Ⅳ. Results
    Elective-separating technologies of bioaerosols in real-time
    - Design of virutual impactors
    bacteria cutoff d...

    Ⅳ. Results
    Elective-separating technologies of bioaerosols in real-time
    - Design of virutual impactors
    bacteria cutoff diameter 1.5 μm, virus cutoff diameter 0.6 μm
    - Performance tests of virtual impactors
    virus size particle (0.5 μm) wall loss 13 %
    bacteria size particle (1.5 μm) wall loss 19 %
    Bioaerosols charging technique and technology of rapid liquefaction sampling of bioaerosols
    - Study on charging characteristics of airborne pathogen using a corona discharge.
    - Performance tests with airbone virus (bacteriophage MS2) and bacteria (S. epidermids)
    virus charge number 7, wall loss 20 %
    bacteria charge number 700, wall loss 20 %
    High-rate enrichment and microorganism lysis technology
    - Design of microfluidic mixing channel for adsorption of liquefied pathogens
    - Development of pathogen lysis technique by using photothermy of metal nanoparticles
    - Performance tests with bacteria (S. aureus, E. coli, P. aeruginosa)
    600 % of enrichment ratio in 10 min.
    90 % of extraction in 15 min.
    On-chip based technology of nucleic acid extraction and sorting various pathogens
    - Development of a nano structure deformation measurement technique. limit of detection: 10 nm and ~ nN.
    - performance test with bacteria (S. aureus, E. coli O157, non-pathogenic E. coli)
    detection efficiency: 100 %


    - 본 연구 과제의 최종 목표는 공기 중 부유하는 다중 병원체를 에어로졸 기법을 이용하여 선별적 분류하고 포집하며 에어로졸을 하이드로졸화시켜 미세 유체 채널내에서 감별 및 핵산을 추출하는 일련의 전처리 기술 개발.
    - 1단계에...

    - 본 연구 과제의 최종 목표는 공기 중 부유하는 다중 병원체를 에어로졸 기법을 이용하여 선별적 분류하고 포집하며 에어로졸을 하이드로졸화시켜 미세 유체 채널내에서 감별 및 핵산을 추출하는 일련의 전처리 기술 개발.
    - 1단계에서는 하기의 연구들이 개발 및 평가되었음.
    〇 공기 역학적 힘을 이용하여 바이오에어로졸을 실시간으로 선별 분류하는 기술.
    〇 코로나 방전을 이용한 부유 바이오에어로졸 하전 특성 연구 및 하전기술.
    〇헤링본 구조 미세 유체 채널을 이용한 액상 미생물 시료 고농도 농축 기술
    〇 금나노 입자 광열 효과를 이용한 미세 유체 채널 내 미생물 용해 기술.
    〇 나노 필러를 이용한 병원체 감별 기술


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요 약 문 ... 4
    5. S U M M A R Y ... 7
    6. C O N T E N T S ... 10
    7. 목차 ... 12
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 14
    9. 1-1 절 연구개발의...
    1. 표지 ... 1
    2. 제 출 문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요 약 문 ... 4
    5. S U M M A R Y ... 7
    6. C O N T E N T S ... 10
    7. 목차 ... 12
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 14
    9. 1-1 절 연구개발의 범위 ... 14
    10. 1-2 절 연구개발의 필요성 ... 14
    11. 1-3 절 연구개발의 내용 ... 15
    12. 1-4 절 연구개발의 목표 ... 20
    13. 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 21
    14. 2-1 절 국내·외 관련분야에 대한 기술개발현황 ... 21
    15. 1. 국외 기술 개발 현황 ... 21
    16. 2. 국내 기술 개발 현황 ... 35
    17. 2-2 절 연구결과가 국내외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 35
    18. 1. 바이오에어로졸 액상 포집 기술 ... 35
    19. 2. 병원균 감별 기술 ... 39
    20. 3. 미생물 농축 및 용해 기술 ... 41
    21. 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 44
    22. 3-1 절 공기 역학적 입자 분류기 (가상 임팩터) 설계 ... 44
    23. 1. 공기 중 부유 입자 특성 ... 44
    24. 2. 부유 병원균 검지 장치 내 먼지의 영향 ... 53
    25. 3. 설계 방법 ... 58
    26. 3-2 절 분류기 제작 및 수치해석 결과와 실제 성능 평가 결과 비교 ... 63
    27. 1. 공기 역학적 입자 분류기 제작 ... 63
    28. 2. 성능 평가 실험 ... 69
    29. 3. 분류 성능 평가 결과 ... 71
    30. 4. 실내 공기 입자 분류 ... 73
    31. 3-3 절 다중 해석 모델을 이용한 하전기 설계 ... 83
    32. 1. 코로나 하전기 ... 83
    33. 2. 코로나 하전기 계산을 위한 수치해석 방법 ... 87
    34. 3. 코로나 하전기 수치해석 결과 ... 91
    35. 3-4 절 하전기 제작 및 성능 평가 ... 94
    36. 1. 코로나 하전기 성능 평가 ... 94
    37. 2. 부유 박테리아, 바이러스의 하전 특성 ... 99
    38. 3-5 절 미세 유체 채널 설계 ... 104
    39. 1. 헤링본 미세 유체 채널의 설계 및 시뮬레이션 ... 104
    40. 2. 금 나노 입자가 삽입된 PDMS를 이용한 미세 유체 칩 제작 ... 108
    41. 3. 금 나노 입자가 삽입된 PDMS 칩의 광열 특성 평가 ... 108
    42. 3-6 절 실제 박테리아를 이용한 농축 실험 ... 115
    43. 1. 3종 박테리아를 이용한 흡착 및 농축 실험 ... 115
    44. 2. 3종 박테리아 흡착 실험 결과를 통한 최적화 과정 ... 115
    45. 3-7 절 박테리아 감별 고탄성 나노 구조체 구조 변형 측정 기술개발 ... 121
    46. 1. 나노구조체 연성 필라를 이용한 박테리아 감별 기술 ... 121
    47. 2. 실시간 병원균 검지를 위한 이론적 접근 ... 123
    48. 3. 박테리아를 감별할 수 있는 나노구조체 연성필라 설계 방법 ... 125
    49. 4. Microcontact printing(μCP)을 이용한 항체 고정 및 다중 병원균 감별 장치 설계 ... 129
    50. 5. 병원균과 항체의 특이적 결합 유도 및 필라의 휨 측정 과정 설계 ... 131
    51. 6. 단일 박테리아의 부착력을 통해 필라의 휨 정도 측정 결과 ... 134
    52. 3-8 절 자성을 이용한 병원체 정밀 감별 ... 138
    53. 1. MNPs들을 포집한 나노구조체 연성필라 상단에 부착된 병원균 용해 기술 ... 138
    54. 2. MNPs들을 포집한 나노구조체 연성필라 제작 방법 ... 140
    55. 3. 나노구조체 연성필라 상단에 박테리아를 부착 후 용해 장치 설계 ... 143
    56. 4. 실험 결과 ... 146
    57. 3-9 절 병원균 내 단백질과 유전자 추출 ... 154
    58. 1. 병원균의 레이저 조사 후 viability 평가 ... 154
    59. 2. 유전자 추출 평가 ... 154
    60. 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 161
    61. 4-1 절 연구 목표 달성도 ... 161
    62. 4-2 절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 162
    63. 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 163
    64. 5-1 절 연구 개발 활용 계획 ... 163
    65. 5-2 절 추가연구의 필요성 ... 164
    66. 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 166
    67. 제 7 장 참고문헌 ... 187
    68. 끝페이지 ... 189
  • 참고문헌

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