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PCB 전극을 이용한 나노 드롭 시약 농도 측정 장치 (materials (실험 (cv를 낮추기 위해서 시약이 새지않고 방수…
PCB 전극을 이용한 나노 드롭 시약 농도 측정 장치
Introduction
형광 라벨링 기술의 단점 및 label-free 기술의 장점
label-free 기술 중 하나인 임피던스 측정 방법 설명
임피던스 전극의 양산시설 필요
objective
안정적이고 정밀한 임피던스 측정 전극 개발 및 제안
method
IoT-based DNA 농도 측정 system 제안
USB oscilloscope (Analog Discovery 2, Digilent, USA)의 function generator로부터 발생된 sine wave를 amplifier를 거쳐서 전극에 인가함. 전극에 노출된 용액의 임피던스는 oscilloscope로 측정되는 인가 전압 (chA), amplifier 출력 (chB), 그리고 reference resistance R로부터 구해질 수 있음.
result
제안한 전극으로 일주일간 10번씩 측정한 결과, cv는 최대 3.2%였으며 10mg/ml가 가장 컸다. 또한 임피던스와 농도는 전반적으로 선형을 보였으며 일간 변동이 있었다. 일간 변동은 농도가 클수록 큰 변동을 보였다. 수일간 측정한 결과값의 평균값은 농도와 임피던스의 선형성을 보인다.
conclusion
본 논문에서는 안정적이고 정밀한 임피던스 측정 방법과 전극을 제안하였다. 안정적인fluidic channel이 없이 물방울을 drop했을 경우에 이정도의 성능을 보이는 것은 기존의 UV 농도 측정장치를 대치할 가능성이 있다고 판단된다.
materials
전극의 재질
전극은 표면과의 반응성이 없어야 하고 친수성인 것이 유리하며 전극 주변은 소수성 물질로 막아서 물방울 형태가 최대한 같은 모양이 되도록 해야함.
gold, tin, silver, solder mask, FR4 를 이용하여 실험했을 때 gold가 가장 친수성이 solder mask가 가장 소수성임을 알 수 있었다.
전극은 전극 주변을 solder mask로 만들어 낮은 well을 구성한 전극과 금도금한 전극 주변을 PCB 원판이 되도록 노출한 전극의 두 종류의 전극을 준비하여 실험함.
전극의 구조
구동회로는 non-inverting amplifier의 feedback 저항 부분에 전극을 배치하여 여러 개의 저항을 muliplexer를 통하여 연결하여 전류를 제어해서 알려진 전류가 흐르도록 배치하였다.
실험
cv를 낮추기 위해서 시약이 새지않고 방수 밴드에이드와 성능은 비슷하나 비교적 저렴한 절연테이프를 이용하여 well을 제작하여 부착하였다.
두 전극을 실험한 결과 solder mask로 well을 구성한 전극이 안정적으로 측정됨.
전극의 요구조건
시약이 작아야함 ( 1ul )
시약의 양이 작아야 하기 때문에 정밀하게 전극을 만들어야 해서 PCB 공정을 이용할 수 밖에 없음.