[한국기계연구원] 이온농도 측정을 위한 바이오센서 플랫폼 기술
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최고관리자 0 Comments 1 Views 20-11-10 15:46 기계본문
- 분야 : 보건~의료 개발상태 5 9
기술완성도
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TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
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TRL08
시작품 인증/
표준화- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
- 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
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TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
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TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
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TRL05
시제품 제작/
성능평가- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
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TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
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TRL03
연구실 규모의
성능 검증- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
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TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
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TRL01
기초 이론/
실험- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
- 기술개발배경
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▶ 기존의 반도체 기반 이온농도 검출장치는 고가의 센서를 이용하며 일회용 적용에 한계가 있으며, 자동으로 오프셋을 보상하고 증폭도를 조절할 수 있는 기술이 필요함
- 기술개요 및 대표도면
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▶ 본 기술은 일회용 이온반응부를 가지며 차동 / 단일 검출 및 증폭 / 오프셋 보상이 동시 가능한 구조를 가지는 소형·저가형의 실시간 이온농도 측정용 센서플랫폼에 관한 기술임
▶ 대표도면
- 이온농도 측정모듈 프로토타입
- 기술활용분야
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▶ 의료·바이오 분야의 센서 및 측정기
- 시장동향
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▶ 바이오 센서용 소자 분야의 세계시장 규모는 2014년 10,390백만 달러 규모로 추산되며, 2018년까지 연평균 10.18% 성장하여 2018년 15,311백만 달러에 이를 것으로 전망
▶ 바이오 센서 분야의 국내시장 규모는 2014년 3,241억 원 규모로 추산되며, 2018년까지 연평균 10.45% 성장하여 2018년 4,823억 원에 이를 것으로 전망
(좌) 세계 바이오 센서용 소자 시장 전망 (우) 국내 바이오 센서용 소자 시장 전망
- 기술 구현
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▶ 미세 반응 막전위를 독립된 다수 트랜지스터를 이용하여 센서의 민감도 향상
▶ 차동 신호의 증폭도를 조절하여 센서의 민감도 향상
수소이온 농도별 검출 민감도 / PCR시 농도별 실시간 결과 / 검출가능 동적영역의 개선효과
- 특장점
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- 기존기술 한계
- ▶ 전기화학 반응 전압을 취득하는 과정에서 발생하는 오프셋은 검출결과 정확도를 낮추며 검출 가능한 동적영역을 줄임
▶ 반응부를 판독부와 분리한 소모성 일회용이 가능한 저가 반도체 기반 센서 플랫폼이 필요함
▶ 이온 농도의 실시간 변화를 검출하기 위한 차동신호를 취득할 방법이 필요함
- 개발기술 특성
- ▶ 반응부와 변환/판독부를 분리하여 일회용 측정이 가능함
▶ 일정량의 이온이 존재하는 공간에서, 미세한 이온의 거동 및 변화 검출이 가능함
▶ 선택적으로 차동/단일 신호 검출이 가능함
▶ 차동신호 검출 시 오프셋을 자동 보상하여 정확도 향상 및 동적영역이 증가함