약물전달시스템을 위한 체내 이식형 마이크로 펌프 및 밸브
An Implantable Micropump and Microvalve for Drug Delivery Systems
초록/요약
본 논문에서는 약물 전달 장치의 핵심 요소가 되는 마이크로 펌프와 마이크로 밸브를 제작하고 성능을 테스트 하였다. 체내 이식 가능한 약물 전달 장치의 핵심 사항은 전력소모와 정확한 약물의 전달에 있다. 본 연구에서는 기체의 압력을 이용하여 무전원으로 동작하는 구동기를 채택하였고 이러한 구동기에 적합하도록 PDMS를 이용하여 유연한 플랩을 가진 밸브를 제작하여 실험하였다. 구동기는 물에 이산화탄소를 압축하여 용해시키고 약물이 토출됨에 따라 부피가 감소되어 압력이 작아지는 것을 이산화탄소의 용해도를 이용하여 보상하는 방법을 택하여 압력 변화를 최소화 하였다. 플랩 밸브가 작동하기 위한 힘으로 전자력을 사용하였다. 플랩 밸브는 철판이 삽입된 플랩과 코일, 유리 기판으로 제작된 입구와 출구, 이와 같이 크게 세가지 요소로 구성되어 있다. 플랩을 제작하기 위하여 음성감광제를 사용하여 몰드를 만들어 제작하였고 유리 기판에 입구와 출구를 형성하기 위하여 EDM 공정을 사용하였다. 각각의 레이어는 산소 플라즈마 처리 하여 접합하였다. 제작된 밸브의 크기는 12 mm × 20 mm × 28 mm였고 다양한 압력과 전압 인가 시간을 다양하게 토출량을 측정하였다. 최소 토출량은 70 kPa, 0.25 초 동안 전압을 인가하였을 때 40 μL로 측정되었다.
more목차
제 1 장 서 론 1
제 2 장 구동기의 제작 7
2.1 구조 및 동작 원리 7
2.2 제작 공정 및 성능 시험 10
제 3 장 플랩 밸브의 제작 18
3.1 구조 및 동작 원리 18
3.2 제작 공정 24
3.3 성능 시험 결과 및 토의 27
제 4 장 결 론 32
참고문헌 33
Abstract 36
Appendix A: Virtual work principle 38
Appendix B: Magnetomotive force 39
그 림 차 례
그림 1. 다양한 마이크로 펌프 4
그림 2. 내장형 약물 전달 장치의 구조도 6
그림 3. 구동기의 구조 8
그림 4. 구동기의 작동 원리 9
그림 5. 제작된 구동기 11
그림 6. 상온에서 토출에 따른 압력의 변화 12
그림 7. 상온에서 단위 토출에 따른 압력의 변화 13
그림 8. 상온에서 토출에 따른 압력 변화량의 백분율 14
그림 9. 체온에서 토출에 따른 압력의 변화 15
그림 10. 체온에서 단위 토출에 따른 압력의 변화 16
그림 11. 체온에서 토출에 따른 압력 변화량의 백분율 17
그림 12. 플랩 밸브의 구조 20
그림 13. 플랩 밸브의 작동 원리 21
그림 14. 코일의 단면도 22
그림 15. 플랩 밸브의 제작 공정 25
그림 16. 제작된 플랩 밸브 26
그림 17. 밸브의 특성을 측정하기 위한 실험 장치 29
그림 18. 정방향에 대한 밸브의 누수량 30
그림 19. 측정된 밸브의 토출량 31
표 차 례
표 1. 마이크로 펌프의 분류 3
표 2. 마이크로 밸브의 분류 5
표 3. 재료의 성질과 구조의 크기 28
