사람 및 수중 생물에서 영감을 받은 나노물질 기반 비정형 이미지 센서 어레이

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :공과대학 화학생물공학부(에너지환경 화학융합기술전공),2020. 2. 김대형.Conventional camera technologies have attracted significant attentions over the past decades particularly for image-based applications such as image acquisition and object detection. However, conventional cameras are bulky, heavy, and expensive due to complicated multi-lens optics for focusing the images onto flat image sensors, which cannot meet the requirement in advanced mobile electronics. In this regard, the eyes in nature, biological imaging systems optimized through evolution, have inspired the development of unconventional imaging systems for advanced mobile electronics due to their unique advantages over conventional camera technologies, including the simple and miniaturized optics, wide field-of-view (FoV), highly sensitive and efficient photo-detection, deep depth-of-field (DoF), and facile accommodation. Here, we describe three types of bio-inspired unconventional imaging systems. First, the human-eye-inspired curved image sensor array was fabricated by employing ultrathin soft optoelectronic devices based on MoS2-graphene heterostructure. Such imaging system enabled aberration-free imaging with a single plano-convex lens. In addition, the curved image sensor array was applied to the soft retinal prosthesis with minimal mechanical distortion to the retina due to its ultrathin thickness. Second, the aquatic-vision-inspired imaging system was developed by employing the monocentric-lens and hemispherical silicon nanorod photodiode array. The aquatic-vision-inspired imaging system features aberration-free wide FoV imaging, miniaturized and single lens optics, deep DoF, facile accommodation, and enhanced photodetection. With these attributes, the developed imaging system successfully captured the projected images from wide angular directions. Third, the curved neuromorphic image sensor array (cNISA), inspired by the human vision recognition system, was developed for efficient imagery pattern recognition by conferring neuromorphic functions to image sensors. The cNISA is based on the MoS2-organic heterostructure that exhibits photon-triggered synaptic plasticity (e.g., short-term plasticity and long-term potentiation). Using these neuromorphic functions, the cNISA successfully identified the distinctive patterns from massive optical inputs without redundant data storage, processing, and communications, required in conventional imaging and post-data-processing systems.종래의 카메라 기술은 사물 감지 및 장애물 회피 등과 같은 이미지 기반 어플리케이션에서 많은 관심을 받아왔다. 하지만 기존의 카메라는 평면형의 이미지 센서에 초점을 맞추기 이하여 여러 개의 렌즈로 구성된 복잡한 광학계를 필요로 하기 때문에, 무겁고 부피가 커서 최근 중요성이 부각되고 있는 모바일 전자제품에 사용되기 힘들다. 이러한 점에서 진화를 통해 최적화된 자연계의 눈들은 다양한 장점들 덕분에 새로운 카메라를 개발하는데 영감을 준다. 다양한 장점은 간소하고 작아진 광학계, 넓은 시야각, 민감하고 효율적인 광측정, 깊은 초점심도, 쉬운 초점조절 방법이 있다. 따라서 이 논문을 통해 자연을 모사한 새로운 이미징 시스템 3개를 소개하고자 한다. 첫번째로 MoS2-graphene 헤테로구조를 이용하여 유연한 광전자 소자를 제작하였고, 이를 이용하여 사람 눈을 모사한 커브드 이미지센서를 개발하였다. 개발된 커브드 이미지 센서는 하나의 렌즈 만으로도 수차 없는 이미징을 할 수 있었다. 또한 망막 보조 장치로도 적용되어, 망막에 기계적 부작용을 주지 않으면서도 망막을 전기적으로 자극할 수 있었다. 두번째로 구형 렌즈와 반구형 이미지센서를 통합하여 수중 생물의 눈을 모사한 이미징 시스템을 개발했다. 개발된 수중 생물 모사 이미징 시스템은 소형화된 단일 렌즈 광학계로 광시야각 이미징을 수차 없이 수행할 수 있었으며, 깊은 초점 심도와 간편한 초점 조절방식을 보였다. 이러한 특징들을 이용하여 넓은 각도에서 입사되는 이미지들을 성공적으로 감지할 수 있었다. 세번째로 이미지 센서에 뉴로몰픽 기능을 부여함으로써 사람의 시각 인식 시스템 전체를 모사한 커브드 뉴로몰픽 이미지 센서를 제작하였다. MoS2-유기물질 헤테로구조에 기반한 뉴로몰픽 이미지 센서는 빛에 반응하는 시냅스 가소성을 보였다. 따라서 불필요한 데이터 저장, 처리, 및 통신 없이도 무수히 많은 광학 입력들로부터 고유한 패턴을 식별해낼 수 있었다.Chapter 1. Introduction∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 1 1.1 Structural and functional feature of camera-type eyes∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 1 1.2 Bio-inspired imaging system. ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 5 1.3 Retinal Prosthesis∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 14 1.4 Conclusion∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 20 1.5 Reference∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 21 Chapter 2. Human-eye-inspired soft optoelectronic device using high-density MoS2-graphene curved image sensor array∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 27 2.1 Introduction∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 27 2.2 Experimental section∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 34 2.3 Result and discussion∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 41 2.4 Conclusion∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 69 2.5 Reference∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 70 Chapter 3. Aquatic-vision-inspired imaging system using a single monocentric lens and a silicon nanorod photodiode array∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 75 3.1 Introduction∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 75 3.2 Experimental section∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 81 3.3 Result and discussion∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 86 3.4 Conclusion∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 112 3.5 Reference∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 113 Chapter 4. Curved neuromorphic image sensor array using MoS2-organic heterostructure inspired by human visual recognition system∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 118 4.1 Introduction∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 118 4.2 Experimental section∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 123 4.3 Result and discussion∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 125 4.4 Conclusion∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 152 4.5 Reference∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 153Docto

돼지 써코바이러스 관련 증후군

Thesis (master`s)--서울대학교 대학원 :수의학과 수의병리학전공,2000.Maste

LPS에 의해 면역활성화된 성상교세포에 의한 신경줄기세포 분열과 교세포 생성 증가 기전

Thesis(masters) --서울대학교 대학원 :약학과(약물학전공),2010.2.Maste

생식기에서 돼지 콜레라 바이러스의 병인론

Thesis (doctoral)--서울대학교 대학원 :수의학과 수의병리학 전공,2003.Docto

Transparent and flexible self-energy charging and storage device, and method of manufacturing the same

제1 마찰층, 및 상기 제1 마찰층과 소정 간격 이격하되 상기 제1 마찰층과 전자 친화도가 다른 제2 마찰층을 가지는, 자가 에너지 충전 패널, 및 상기 자가 에너지 충전 패널과 적층되어, 상기 자가 에너지 충전 패널에서 충전된 에너지를 저장하도록, 제2-1 유연 전극, 제2-2 유연 전극, 및 상기 제2-1 유연 전극과 상기 제2-2 유연 전극 사이에 마련되는 투명 다공성 분리막 및 투명 전해질을 가지는, 에너지 저장 패널을 포함하는, 투명하고 유연한 자가 에너지 충전 및 저장 소자가 제공된다

The Toxicological Pathologic Study of Amanita muscaria in Sprague-Dawley Rat.

본 연구는 우리나라에 분포하는 광대버섯인 amanita muscaria로 단회투여독성시험과 반복투여독성시험을 하였을 때 SD 랫드의 독성병리학적 변화를 알아보고자 수행하였다. 단회투여독성시험은 강경증, 경사판법, 정압자극법을 이용하여 측정하였다. 강경증은 33 mg/kg의 농도에서 투여 2～3시간 후 강경증 시간이 감소하였다. 경사판법의 경우 33 mg/kg의 농도에서 투여 2시간 후 대조군과 비교하였을 때 낮은 경사 각도에서도 쉽게 미끄러졌으며, 앞다리 보다는 뒷다리 쪽에서의 움직임 감소를 보였다. 정압자극법의 경우 대조군, 저용량군, 중간용량군에서 SD 랫드가 자극을 인지하는 시간이 1～2초 정도로 짧고 매우 공격적인 반응을 보였지만, 고용량군에서는 자극인지 시간이 대략 3～5초로 증가하였으며, 대부분 공격적인 반응을 보이지 않는 것이 관찰되었다. 강경증, 경사판법, 정압자극법 모두 투여 4시간 후 대조군과 비슷한 수치로 회복되었으며 이것으로 보아 섭취 4시간 전후에는 amanita muscaria의 독성이 현저히 감소하는 것으로 확인되었다. 반복투여독성시험은 혈액, 혈청분석, 조직 병리학적 검사를 실시하였다. 혈청 분석에서 투여군과 대조군을 비교하였을 때 BUN과 creatinine의 변화는 없었지만 ALT와 LDH는 투여군에서 증가하였다. 이러한 결과를 바탕으로 표적장기인 간과 신장의 손상을 의심하였고 조직 병리학적 검사를 통해 간과 신장의 손상을 확인할 수 있었다.N

Evaluate a Repeated Oral Dose Toxicity and Immunomodulating Activity of Pulsatilla koreana and Artemisiae annuae in Sprague-Dawley Rats

This study was designed to evaluate a repeated oral dose toxicity and immunomodulating activity of Pulsatilla koreana and Artemisiae annuae in Sprague-Dawley rats. The female rats were treated with Pulsatilla koreana and Artemisiae annuae of control group, low group (0.5 ml/kg), medium group (1 ml/kg), high group (2 ml/kg) for distilled water, intragastrically for 4 weeks, respectively. To ensure the safety of Pulsatilla koreana and Artemisiae annuae such as the following were observed and tested. We examined the body weight, the feed intake, the clinical signs, the ophthalmological test, the hematological and the serum biochemical analysis. We also observed the histopathological changes of liver and kidney in rats. Hematological results were the increase of neutrophils, lymphocytes and monocytes in the high dose group of Pulsatilla koreana. The increase immune cells in the high dose group of Pulsatilla koreana might immunomodulating activity. No significant differences in body weight, feed intake, serum biochemical analysis and histopathological between control and fed group were found. In conclusion, Pulsatilla koreana and Artemisiae annuae is physiologically safe and improve immunomodulating activity.N

Evaluation of Macrophage Activity and Repeated Oral Dose Toxicity in Sprague-Dawley Rats on Multivitamin

본 연구는 Spragye-Dawely 계통의 암컷 랫드에서 종합비타민의 반복경구투여 독성평가와 대식세포 Raw 264.7세포의 NO 및 TNF-α assay를 통한 면역 활성을 평가하기 위해서 실시하였다. 종합비타민을 대식세포의 활성능을 측정하기 위해 Raw 264.7 세포에서 NO와 TNF-α의생성을 측정하였다. 종합비타민을 대식세포에 24시간 처리한 결과 대조군과 비교 시 NO와 TNF-α가 유의적으로상승하였다. 이 결과 종합비타민이 대식세포인 Raw 264.7세포를 활성화시키는 것으로 사료된다. 또한 랫드에서 종합비타민의 독성평가를 위하여 랫드에 종합비타민을 0.24 g/kg, 1 g/kg 그리고 2 g/kg을 4주 동안 경구투여를 하였다. 종합비타민의 안전성을 확인하기 위해 다음과 같은 관찰및 검사를 하였다. 검사항목으로는 체중과 사료 섭취량,임상증상, 혈청생화학적 검사를 관찰한 결과 대조군과 투여군을 비교 시 유의적인 변화가 나타나지 않았다. 따라서 종합비타민은 생리대사에 무해하며 면역증강의 효과를나타내는 것으로 사료된다.N

Anti-inflammatory Effect of Quercetin on Picryl Chloride-induced Contact Dermatitis in BALB/c Mice

In this study, we investigated that anti-inflammatory effect of quercetin on picryl chloride(PCL)-induced contact dermatitis in BALB/c Mice. Experimental animals were divided into three groups and comprising five animals. All groups of oral administration was begun on the first day of PCL treatment and ceased on day 5. For the induction of contact dermatitis, BALB/c mice were sensitized with 40 μL of 1.5% picryl choloride (PCL) to the left and right ear, respectively. Ear swelling responses were much weaker in highdose group (100 mg/kg) than control group (0 mg/kg). Total serum IgE levels and histamine levels were measured by sandwich ELISA method using mouse IgE, histamine measuring Kit. Both total serum IgE and histamine levels were significantly decreased in high-dose group (100 mg/kg) than other groups. Degranulation of mast cells were also confirmed by Toluidine Blue (TB) staining method. In high-dose group (100 mg/kg), the number of mast cells were significantly decreased and there are many mast cells were shown degranulation in control group (0 mg/kg). All of these results demonstrate that the pharmacological actions of quercetin indicate their potential activity for allergic inflammatory diseases through the down-regulation of mast cell activation.N

Effect of β-glucan on Growth, Feed Efficiency and Hematologic Index in Sparague-Dawley Rats

To investigate the toxicological effects of β-glucan, we performed basic studying on β-glucan in Sprague-Dawley (SD) rats. Standard endpoints in this study included mortality, clinical observations, changes of body weights, analysis on food consumption, ophthalmoscopic examination, hematologic examination, serum biochemistry,analysis of organ weights, gross anatomic pathology and histopathology. No clinical signs and mortality were observed in animals treated with beta-glucan throughout the experimental period. The average body weight of each treatment groups showed similar levels at end of experiment. There were no treatment-related changes in mortality,body weights changes, food consumption, ophthalmoscopic examination. Although there were statistically significant differences between the control and treated groups in some relative and absolute organ weights, and hematological and biochemical analysis, the data were in biologically normal ranges and did not show a dose-dependent manner. In the morphological change, hepatic tissue were not showed ballooning degeneration and irregular arrangement of hepatic cell in β-glucan treatment groups with control group. Also, organs weights (liver, heart, kidney and stomach) and hematological indices (WBC, RBC, Hb, Hct and Platelet) did not show statistically significant differences among the experimental groups. In summary of these results, there were no changes in mortality, mean body weight, clinical signs, food consumption. There were no changes in ophthalmological examination, hematology, blood chemistry,necropsy and histopathology. In conclusion, although further investigation of glucan should be performed in the functions registered in many ancient literatures, β-glucan is physiologically safe and may have potential as candidate food for human health.N