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유연한 복귀지점을 활용한 통합 드론 지원 배송의 분석적 및 휴리스틱 접근법
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 건설환경공학부, 2024. 8. 김동규.Drones are free from road networks and can bypass traffic congestion, making them efficient for delivery. Despite their advantages, drones face limitations due to battery and payload constraints. To alleviate the limitations of drones, logistics companies have integrated drones with truck-based delivery systems, optimizing the strengths of both drones and trucks. Previous studies have limited the locations of the rendezvous points, where the drone returns to the truck after delivery, to delivery points. This study focuses on a new strategy that relaxes the constraint, enabling rendezvous points to be located at all feasible parking spaces. This study identifies the range of the optimal rendezvous point location through an analytic approach. This reduces the search space for the location of the rendezvous points, thereby decreasing computational complexity and enhancing the efficiency of the algorithm. The results of case study show that not restricting the locations of rendezvous points to delivery points optimizes the drone's route and reduces the drone's travel distance. The unpredictability of scheduling due to variations in truck speed can lead to the risk of drone battery depletion caused by prolonged waiting. Therefore, drone deliveries are scheduled safely within truck schedules, reducing drone usage.
Keywords : Drone, Drone-assisted delivery, Analytic approach, Heuristic approach, Flexible rendezvous point
Student Number : 2019-22624드론은 도로 네트워크와 관계없이 교통 혼잡에 영향을 받지 않아 효율적인 배송이 가능하다. 이러한 이점에도 불구하고 배터리 제약과 적재중량 제한이 있다. 이러한 드론의 제약을 완화하기 위해 물류 회사들은 드론을 트럭 기반 배송 시스템과 통합하여 트럭배송과 드론배송의 장점을 결합하고자 한다. 선행 연구에서는 드론이 배송 후 트럭으로 복귀하는 지점인 복귀지점을 배송지와 동일한 위치로 제한해 왔다. 본 연구에서는 복귀지점의 제약을 완화하여 트럭이 주차가 가능한 모든 위치에 복귀지점이 위치할 수 있도록 한다. 본 연구는 분석적 접근을 통해 복귀지점의 최적 범위를 규정하였다. 이는 복귀지점의 최적 위치 설정을 위한 탐색 범위를 줄여 계산 복잡도를 감소시키고 알고리즘의 효율성을 향상시킨다. 사례연구 결과는 복귀지점의 위치를 배송지로 제한하지 않는 것이 드론의 경로를 최적화하고 드론의 이동거리를 줄이는 데 도움이 되는 것을 보여준다. 트럭 속도 변동에 의한 스케쥴링의 예측 불가능성은 드론의 대기에 의한 배터리 고갈 위험을 초래할 수 있다. 따라서 드론 배송은 트럭 스케쥴이 안전 범위 내에 설계되었을 때만 수행되며, 트럭 속도가 변동될 때 드론 사용량을 줄이는 결과를 낳는다.
주요어 : 드론, 드론 지원 배송, 분석적 접근법, 휴리스틱 접근법, 유연한 복귀지점
학 번 : 2019-22624Chapter 1. Introduction 1
1.1. Reseach Background 1
1.2. Research Context 4
1.3. Research Purpose 6
Chapter 2. Literature Review 7
2.1. First Proposal for Drone-Assisted Delivery 7
2.2. Classification 9
2.3. Model Structure and Approach 11
2.4. Originality of This Study 18
Chapter 3. Problem Definition 19
3.1. Delivery Process 19
3.2. Drone Dynamics 23
Chapter 4. Analytic Approach 33
4.1. Flexible Rendezvous Point 33
4.2. Flexible Rendezvous Point Range 47
4.3. Applying Real-World Contraints 49
4.4. Numerical Results 51
4.5. Interpretation 54
Chapter 5. Heuristic Approach 55
5.1. Methodology 55
5.2. Setup for the Case Study 63
5.3. Results and Discussion 65
5.4. Interpretation 80
Chapter 6. Conclusion 82
6.1. Summary 82
6.2. Further Research 84박
한미동맹 형성 과정 분석과 우크라이나-나토 관계에의 함의에 대한 연구
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 국제대학원 국제학과(국제협력전공), 2024. 8. 신성호.1954년 한국전쟁 정전협정 직후 체결된 한미동맹은 냉전시기 공산주의의 팽창과 북한으로부터의 군사위협을 억제하는 기능을 했다. 2022년 우크라이나와 러시아 간 전쟁이 발발하며 한국전쟁과 한미동맹은 재조명 받기 시작했다. 일각에서는 북대서양조약기구 (NATO)를 필두로 한 우크라이나에 대한 간접적인 지지가 전쟁을 교착상태에 이르게 하였으며, 한국전쟁과 마찬가지로 정전 또는 휴전된 채 일단락될 것이라고 예측한다. 한국전쟁의 결과물이 한미동맹이라는 점을 고려할 때, 한미동맹의 형성에 관한 연구는 NATO에 편입되어 국가안보를 보장받고자 하는 우크라이나의 현 상황에 대한 함의와 예측을 제공할 수 있다.
그러나 한미동맹에 관한 연구는 한미 간의 비대칭적 전력(power asymmetry)에서 기인하는 동맹의 비용과 분담금을 비롯한 동맹의 유지에 치중되어 있으며, 동맹 형성과정 그 자체에 대한 연구는 부족한 실정이다. 또한 기존의 동맹 형성에 관한 이론들은 특정 사례들에 일반화하여 적용하기 어렵다는 점도 동맹연구자들이 안고 있는 과제이다.
이에 따라 본 연구에서는 한미동맹 형성과정에 대한 이론적 고찰을 제공하고자 하였다. 본 연구는 동맹의 두 가지 기능인 외부의 위협에 대한 억제의 기능과 동맹국의 행위와 정책에 영향을 미치는 상호 규제의 기능을 이론적 틀로 구성하여 한미동맹의 형성과정을 분석하였다. 그 결과, 한미동맹은 냉전 당시 공산주의의 팽창과 위협에 대항하기 위한 억제의 목적으로 형성되었으며, 동시에 미국 입장에서는 한국의 독단적 행동으로 인해 소련과의 전면적인 전쟁으로 번질 수 있는 가능성과 연루의 위험을 관리하고, 한국 입장에서는 미국의 군사력을 한반도에 유지시킴으로써 자국의 안보를 보장하여 방기의 위험을 감소시키는 상호 규제의 역할 또한 하였음을 확인하였다.
또한 본 논문은 이러한 분석 결과를 우크라이나-NATO 관계에 대입하여 우크라이나의 NATO 가입에 대한 가능성을 고찰해보고자 하였다. 그 결과, 한미동맹 형성에 주요한 부분을 차지했던 상호 규제의 기능은 NATO 내부에 북대서양조약(North Atlantic Treaty) 제 10조와 같이 연루의 위험을 방지할 수 있는 장치가 내재되어 그 효과를 상실했다고 본 연구는 보았다. 또한 북대서양조약 제 5조에 명시된 NATO의 집단 대응 의무로 인해 서방의 직접적인 군사 개입이 러시아-서방 간의 전면전으로 심화될 수 있다는 점은 한국전쟁 당시보다 연루의 위험이 더 크며, 우크라이나의 NATO 가입이 희망적이지 않다는 것을 시사한다.
주요어: 한미동맹, 한국전쟁, 우크라이나-러시아 전쟁, 북대서양조약기구, 동맹 형성
학 번: 2022-29612The bilateral alliance between the United States and Republic of Korea (US-ROK alliance) was born as a result of the Korean War in which the Republic of Korea (ROK) in conjuncture with the United States (US) fought against the invasion of Democratic Peoples Republic of Korea (DPRK) and China. A few months after the armistice, a bilateral defense treaty was signed between the US and ROK, which enhanced aggregate capabilities of both states and deterred potential military aggression and communist expansion in the region. Concerning that Korean War was a strategic confrontation of great powers during the Cold War era and that the ceasefire has brought uneasy but stable peace to the Korean peninsula, many scholars draw parallels between the Korean War and the ongoing conflict between Ukraine and Russia with a prospect that similar conclusion could be made in the Ukraines case. With Ukraine opting for integration into North Atlantic Treaty Organization (NATO) to guarantee its security against Russias aggression, studying the formation process of US-ROK alliance would provide implications and speculations for Ukraine-NATO relations.
Nevertheless, there are several challenges to studying US-ROK alliance. First, there are insufficient number of studies that focus extensively on formation process itself. Second, alliance studies are very case-specific that theories on alliance are not applicable to certain cases. Notwithstanding this gap, current research aimed to provide theoretical explanations on the US-ROK alliance formation focusing on two main functions of alliance: i) deterrence against external threats; and ii) mutual control mechanism for prospective allies. By analyzing the US-ROK alliance through a theoretical framework based on aforementioned two strands of alliance theory, this research found that the US-ROK alliance served not only as a deterrence against communist aggression but also as a mutual control mechanism that restrained any behaviors and actions that may lead to entrapment in a larger war while alleviating the abandonment fear for ROK by institutionalizing USs security commitment.
Findings from the analysis on formation process of the US-ROK alliance suggest that there should be imperatives for prospective allies to have control over each others behavior. However, while Ukraine aims to bind NATO for larger security commitments, NATOs inherent mechanism to minimize entrapment risks, namely Article X of the North Atlantic Treaty that mandates unanimous agreement on accession of a new member indicates that the restraining desire is not reciprocal. Moreover, Article V which is known as collective defense obligation for member states is another impediment for Ukraine as extending the invitation to Ukraine may provoke direct military confrontation between the West and Russia. That said, whereas the US-ROK alliance served as deterrence to external threats and as a mutual restraint, it seems mutual control hypothesis is not working in the Ukraines case, making the prospect on Ukraines accession to NATO bleak.
Keywords: US-ROK alliance, Korean War, Ukraine War, NATO, Alliance formation
Student Number: 2022-29612Abstract i
Table of Contents v
List of Tables and Figures vi
List of Abbreviations vii
Chapter 1. Introduction 1
1.1. Problem Statement 1
1.2. Argument and Structure of the Research 4
Chapter 2. Research Design 6
Chapter 3. Literature Review 8
3.1. Ukraine-Russia War: Redux of Korean War? 8
3.2. Theoretical Framework: The Role of Alliance in Deterring
External Threat and Gaining Mutual Control 11
Chapter 4. An Analysis on Formation of the US-ROK Alliance 30
4.1. Chronology of the Korean War and US-ROK Alliance 30
4.2. Entrapment of the US in the Korean War 34
4.3. Shared Perception of Threat between the US and ROK 38
4.4. Mutual Control Function of the US-ROK Alliance 49
4.5. Conclusion 57
Chapter 5. Prospects on Ukraine-NATO Relations 60
5.1. Findings from the Analysis on US-ROK Alliance Formation 60
5.2. The Ukraine-Russia War and NATOs Response 62
5.3. Perception of Threat in Ukraine-Russia War 71
5.4. NATOs Inherent Mechanism for Controlling Entrapment Risks 76
Chapter 6. Conclusions and Way Forward 79
Bibliography 85
Abstract in Korean 96석
아모레-1 실험을 통한 100Mo의 중성미자 미방출 이중 베타 붕괴 연구
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 자연과학대학 물리·천문학부(물리학전공), 2024. 8. 김선기.Advanced Molybdenum-based Rare process Experiment (AMoRE) is a large-scale international experimental collaboration project to search for the neutrinoless double beta (0νββ) decay of 100Mo utilizing large enriched molybdate scintillating crystals and metallic magnetic calorimeters (MMCs) that measure the temperature rise by energy deposition with high energy resolution in a mK-scale cryogenic system. The successful detection of 0νββ will prove the Majorana character of neutrino, which means neutrino is its own anti-particle, and further enhance our understanding of neutrino mass. The project aims for zero background in the region of interest near 3.034 MeV, the Q-value of 100Mo 0νββ decay, by simultaneously measuring phonon and photon signals for good rejection of alpha-induced backgrounds with high energy resolution. After the AMoRE-Pilot in 2015-2018, the first phase of the AMoRE which had operated to justify the detection concept and investigate the backgrounds, the AMoRE-I experiment was managed with advanced scale and performance. In this thesis, the experimental setup of low background cryogenic measurement and the result with accumulative data by specific analysis methods for the AMoRE-I are presented.
AMoRE-I, a phase following the completed AMoRE-pilot, operates with thirteen 48depl.Ca100MoO4 and five Li2100MoO4 100Mo-enriched crystals in a total mass of 6.2 kg in the Yangyang Underground Laboratory. Since the beginning of the experiment in Sep. 2020, we have accumulated good, stable physics data of live exposure over 8 kg·yr for 29 months of time period with advanced noise suppression, lowering the background level below the pilot phase to 0.025 ± 0.002 count/keV/kg/year at Qββ . With an improved ROI estimation analysis method and cut efficiency calculation, we found no evidence of 0νββ and will report a new half-life limit of 100Mo 0νββ decay of 3.0 × 10^24 years at 90% confidence level from the AMoRE-I experiment data. This result is the world-leading limit on the rate of 100Mo 0νββ, better than the previous best value of the CUPID-Mos 1.8×10^24 year, validating the experimental concept of the AMoRE. The corresponding effective Majorana mass limit range of AMoRE-I is calculated to be mββ < (210 − 350) meV considering nuclear matrix element uncertainties due to the different models.Advanced Molybdenum-based Rare process Experiment (AMoRE, 아모레) 는 동위원소 100Mo이 농축된 대형 몰리브덴산염 섬광 결정과 높은 분해능으로 에너지 누적에 의한 온도 상승을 측정하는 금속 자기 열량계 (MMC)를 이용하여 mK 스케일의 극저온에서 중성미자 미방출 이중 베타 붕괴 (0νββ)를 측정하고자 하는 대규모 국제 협력 실험 프로젝트이다. 0νββ의 성공적인 측정은 중성미자의 마요라나 입자적 성질, 즉 중성미자가 자기 자신의 반입자임을 증명하며, 더 나아가 중성미자 질량에 대한 이해를 증진시킬 것이다. 아모레 프로젝트는 높은 에너지
분해능으로 열과 빛 신호를 동시에 측정함으로써 알파 붕괴에 의해 발생한 이벤트를 효율적으로 제거하는 것을 통하여 100Mo 0νββ의 Q값인 3.034 MeV 주변의 관심 영역에서 0의 배경 신호를 목표로 한다. AMoRE-I (아모레-원) 실험은 검출기 개념의 유효성을 확인하고 실험의 배경 조사를 위하여 2015년에서 2018년의 기간 동안 진행되었던 아모레 프로젝트의 첫번째 단계인 AMoRE-Pilot (아모레-파일럿) 실험을 이어 더 발전된 규모와 성능으로 진행되었다. 본 논문에서는 아모레-원의 저배경 극저온 측정 실험 셋업과 누적된 데이터의 구체적인 분석 결과에 대하여
발표한다.
아모레-파일럿을 있는 단계인 아모레-원은 양양지하실험실(Y2L)에서 총 질량 6.2 kg의 13개의 48depl.Ca100MoO4 결정과 5개의 Li2100MoO4 결정을 사용하여 진행하였다. 2020년 9월에 실험이 시작된 이래, 진보된 잡음 억제를 통하여 Q값에서의 배경 수준을 파일럿보다 낮은 0.025 ± 0.002 ckky까지 낮추어 29개월 동안 8 kg·yr 이상의 실질 분량을 가진 안정적인 데이터를 수집하였다. 더욱 개선된 관심영역 추정 분석과 배경 거부 효율 계산을 통한 아모레-원 실험 데이터 분석에서, 검출 감도 T0ν1/2= 3.0×10^24년 (90% 신뢰 수준) 에서 100Mo의 0νββ의 유효한 증거는 발견되지 않았다. 이 결과는 기존 100Mo를 이용한 0νββ 실험 중에서 가장 높은 한도였던 CUPID-Mo 실험의 1.8 × 10^24년보다 높은 것으로, 아모레 프로젝트의 실험 개념의 경쟁력을 입증하였다. 여러 핵 모델에 따른 핵 행렬 요소의 불확실성을 고려하였을 때, 아모레 원의 반감기 하한에 대응되는 중성미자 마요라나 유효 질량의 상한 범위는 mββ < (210 − 350) meV로 계산되었다.Abstract i
Contents iii
List of Tables vi
List of Figures viii
1 Neutrino Physics 1
1.1 Neutrino 1
1.2 Neutrinoless Double Beta Decay (0νββ) 11
1.3 Experimental Sensitivity for 0νββ 16
1.4 0νββ experiments 18
2 Low Temperature Particle Detection 28
2.1 Working Principle 29
2.2 Thermometers 32
2.3 MMC 36
2.4 Superconducting Quantum Interference Device 45
3 The AMoRE Project 52
3.1 Underground Laboratories 53
3.2 Dilution Refrigerator 57
3.3 Target Material 64
3.3.1 100Mo 64
3.3.2 Molybdate Scintillating Crystals 67
3.4 AMoRE Detector 68
3.5 The AMoRE-pilot Experiment 70
4 The AMoRE-I Experiment 74
4.1 AMoRE-I Detectors 74
4.2 Cryostat 81
4.3 Backgrounds 88
4.3.1 Internal background 89
4.3.2 External background 98
4.4 Shieldings 99
4.5 Two-stage Temperature Control System 105
4.6 Electronics and DAQs 107
4.6.1 Temperature Controllers 107
4.6.2 SQUID Electronics 109
4.6.3 Stabilization Heater Pulse Generation 110
4.6.4 Data Acquisition 112
4.7 Operation 114
5 Data Processing 116
5.1 Filtering Algorithm 116
5.2 Trigger 121
5.3 Basic Parameters 121
5.4 Signal Parameter Corrections 122
5.4.1 Slope Fixing 122
5.4.2 Drift Correction 124
5.5 Energy Calibration 126
6 Event Selection 133
6.1 Precuts 133
6.2 Alpha Rejection 137
6.2.1 Pulse Shape Discrimination 137
6.2.2 Light/heat Ratio 140
6.3 Anti-Coincidence Cuts 143
6.3.1 Muon Veto 143
6.3.2 Multiple Hit Events 143
6.3.3 212Bi α-Tagging 145
7 New Limit for 0νββ decay of 100Mo 152
7.1 0νββ Detection Efficiency 152
7.2 The AMoRE-I Spectrum 153
7.3 ROI Estimation 155
7.4 The Result of the AMoRE-I Experiment 160
7.4.1 Likelihood Calculation 160
7.4.2 Majorana Mass Limit 163
8 Conclusion and Perspectives 167
초록 191박
생체전자공학을 위한 광패턴 연성 재료 연구
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 재료공학부(하이브리드 재료), 2024. 8. 강승균.This thesis presents the development of functional soft materials that can be patterned on bioelectronics devices through the photolithographic process. Widely used materials in the industry and laboratories, such as elastomers, gels, and adhesives, were modified to maintain their inherent properties and functionalities while being made responsive to ultraviolet light through the incorporation of photo-reactive substances. Furthermore, this thesis includes the application of the developed photo-reactive materials in bioelectronic devices, enabling special functionalities through easy photolithography-based application methods.
In Chapter 1, we discuss various types of functional soft materials extensively utilized in bioelectronics, including elastomers, gels, adhesives, and biodegradable polymers. These soft materials are applied in appropriately sized and shaped forms for bio- implantable and skin-adhesive biomedical devices through patterning processes that suit the material's unique characteristics and the intended device shape. However, these materials often face challenges due to their low Young's modulus, making them difficult to handle, prone to breaking or sticking, and unsuitable for transfer methods. This has limited their patterning to methods like replica molding, screen printing, and inkjet printing, which require stringent conditions, low process compatibility, and skilled techniques. To overcome these limitations and apply soft materials to various biomedical devices more effectively, I sought to utilize photolithography, a process that allows for efficient pattern creation on various substrates using light.
Chapter 2 focuses on the development of photo-patternable polydimethylsiloxane (PDMS) and its application in creating intrinsically stretchable organic electrochemical transistors (OECTs). By modifying the thermocurable PDMS Sylgard 184 to undergo thiol-ene reaction for photo-curing, and developing a new patterning method called oxygen inhibition photolithography, I synthesized thiol-ene crosslinked PDMS that maintains the low Young's modulus and high elasticity characteristic of PDMS while possessing superior photo-patterning capabilities. Utilizing this PDMS, stretchable OECTs were fabricated and ultimately applied as electrophysiological sensors.
In Chapter 3, the development of photo-patternable gel electrolytes and skin adhesives is discussed, alongside their application in creating a microneedle glucose sensor that is electrically and physically integrated with the skin. We used oxygen inhibition photolithography to pattern the gel electrolyte and modified a thermocurable adhesive to be photo-reactive for positive photolithography. The created gel, using glycerol as a solvent, was nonvolatile, stable, and possessed low electrochemical impedance, while the adhesive demonstrated strong adhesion to the skin. These materials were precisely and directly applied to the microneedle substrate through photolithography, resulting in a microneedle sensor that established a stable electrical and physical interface with the skin and was capable of detecting a wide range of glucose concentrations. Ultimately, the microneedle sensor was successfully used to monitor glucose levels in anesthetized rats.이 학위 논문은 포토리소그래피 공정을 통해 생체 전자소자에 패턴화할 수 있는 기능성 연성 소재의 개발을 소개한다. 이 연구에서는 산업 및 실험실에서 널리 사용되는 엘라스토머, 젤, 접착제와 같은 재료를 본래의 성질과 기능을 유지하면서 자외선에 반응하는 광반응성 물질로 개조하였다. 또한, 본 논문에서는 손쉬운 포토리소그래피 기반 공정 방법을 통해 개발된 광반응 물질을 활용하여 특별한 기능을 가진 생체 전자소자를 구현하는 방법을 다룬다.
제1장에서는 엘라스토머, 젤, 접착제, 생분해성 폴리머 등 생체 전자공학에서 광범위하게 활용되는 다양한 유형의 기능성 연성 소재에 대해 논의한다. 이 재료들은 소재의 고유한 특성과 의도한 장치 형태에 맞도록 패터닝 공정을 통해 생체 이식형 및 피부 접착형 생체 의학 소자에 적합한 크기와 형태로 적용된다. 그러나 이러한 연성 재료들은 낮은 영률로 인해 다루기 어렵고 부서지거나 달라붙기 쉬워 전사 방법에 적합하지 않으며, 특정한 유변학적 조건이 요구되어 공정 호환성이 낮으며 숙련된 기술을 필요로 하는 레플리카 몰딩, 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅과 같은 방법으로 패턴화가 제한되었다. 이러한 한계를 극복하고 부드러운 소재를 다양한 생체의료기기에 보다 효과적으로 적용하기 위해 빛을 이용하여 다양한 기판에 효율적인 패턴을 생성할 수 있는 공정인 포토리소그래피를 활용하였다.
제2장에서는 광 패턴화 가능한 폴리디메틸실록산(PDMS)의 개발과 본질적으로 신축성이 있는 유기 전기화학 트랜지스터(OECT) 제작에 대한 과정을 중점적으로 다룬다. 열경화성 PDMS인 Sylgard 184를 싸이올-엔 반응을 통해 광경화되도록 변형하고, 산소 억제 포토리소그래피라는 새로운 패터닝 방법을 개발하여 PDMS의 낮은 영률과 높은 신축성을 유지하면서 우수한 광패턴 능력을 가진 싸이올-엔 결합 PDMS를 합성하였다. 이 PDMS를 사용하여 신축성 있는 OECT를 제작하고, 최종적으로는 생리적 신호 센서로 적용하였다.
제3장에서는 광패턴 가능한 젤 전해질과 피부 접착제의 개발과 이를 사용하여 피부와 전기적, 물리적으로 통합된 마이크로니들 포도당 센서를 만드는 과정에 대해 설명한다. 산소 억제 포토리소그래피를 사용하여 젤 전해질을 패턴화하고, 열경화성 접착제를 포지티브 포토리소그래피 공정이 적용되도록 광반응성 물질로 개조하였다. 제작된 젤은 비휘발성 용매인 글리세롤을 사용하여 안정적이며 낮은 전기화학적 임피던스를 가졌으며, 접착제는 피부에 강한 접착력을 보였다. 이 재료들은 포토리소그래피를 통해 정밀한 패턴으로 마이크로니들 기판 위에 적용되어, 포도당 농도를 넓은 범위에서 감지할 수 있는 피부 통합형 마이크로니들 센서를 구현하였다. 최종적으로, 마이크로니들 센서는 마취된 쥐의 포도당 농도를 모니터링하는 데 성공적으로 사용되었다.Chapter 1. Introduction - 1
1.1 Bioelectronic device
1.2 Functional soft materials in bioelectronics
1.2.1 Elastomer
1.2.2 Gel electrolyte
1.2.3 Skin adhesive
1.3 Patterning soft materials for application in bioelectronic device
1.4 Photolithography for soft materials
1.5 Aim and contents of this thesis
Chapter 2. Photopatternable polydimethylsiloxane for organic electrochemical transistor - 18
2.1 Introduction
2.1.1 Bioelectric sensor
2.1.2 Organic electrochemical transistor (OECT)
2.1.3 Polydimethylsiloxane (PDMS) for stretchable bioelectric device
2.1.4 Thiol-ene reaction for photo-crosslinking of PDMS
2.1.5 Research objectives
2.2 Experimental methods & results
2.2.1 Photo-patternable PDMS (PP-PDMS)
2.2.1.1 Synthesis of PP-PDMS
2.2.1.2 Patterning mechanism and method of PP-PDMS
2.2.1.3 Mechanical properties of PP-PDMS
2.2.2 Intrinsically stretchable OECT passivated by PP-PDMS
2.2.2.1 Photolithographic process on OECT
2.2.2.2 Electrical performance while stretching
2.2.2.3 In vivo electrocardiogram (ECG) recording
2.3 Conclusion
Chapter 3. Photopatternable gel electrolyte and skin adhesive for microneedle glucose sensor - 67
3.1 Introduction
3.1.1 Biochemical sensor
3.1.2 Diabetes
3.1.3 Continuous glucose monitoring (CGM)
3.1.4 Microneedle-based electrochemical sensor
3.1.5 Gel electrolyte & skin adhesive for stable monitoring
3.1.6 Research objectives
3.2 Experimental methods & results
3.2.1 Photo-patternable gel electrolyte (PP-gel)
3.2.1.1 Synthesis of PP-gel
3.2.1.2 Patterning mechanism and method of PP-gel
3.2.1.3 Non-volatile glycerol-loaded PP-gel
3.2.2 Photo-patternable skin adhesive (PP-adhesive)
3.2.2.1 Synthesis of PP-adhesive
3.2.2.2 Patterning mechanism and method of PP-adhesive
3.2.2.3 Adhesion performance of PP-adhesive
3.2.3 Microneedle glucose sensor with PP-gel & PP-adhesive
3.2.3.1 Photolithographic process on microneedle
3.2.3.2 Assessment of glucose sensing performance
3.2.3.3 Continuous glucose monitoring in anesthetized rat
3.3 Conclusion
Chapter 4. Conclusion - 132
References - 134
Abstract in Korean - 159박
공융용매에 의한 글루카르산으로부터 2,5- 푸란디카르복실산의 생산 연구
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 농업생명과학대학 농림생물자원학부, 2024. 8. 최인규.Study on the production of 2,5- furandicarboxylic acid from glucaric acid by acidic deep eutectic solvent Hyeseon Yoon Program in Environmental Materials Science Department of Agriculture, Forestry, and Bioresources The Graduate School Seoul National University 2,5-Furandicarboxylic acid (FDCA) is one of the promising bioplastic monomers which could replace polyethylene terephthalate (PET). The common precursor of FDCA was C6 sugar derived from 5- hydroxymethylfurfural (5-HMF). However, the degradation of 5-HMF during production and solation due to the high reactivity of 5-HMF made it difficult to handle 5-HMF. On the other hand, glucaric acid which could be converted to FDCA via cyclization showed higher stability than 5-HMF. Therefore, glucaric acid is one of the promising candidates for FDCA precursors which overcome the instability of 5-HMF. Conventionally, the cyclization of glucaric acid was conducted by using an excess acid catalyst. However, the high dosage of acid catalyst led to environmental issues and corrosion of the reactor. To overcome these problems, glucaric acid conversion to FDCA was conducted by eco-friendly deep eutectic solvent (DES) which could act as both solvent and catalyst. In this study, various types of acidic DES were used for the cyclization of glucaric acid. By using many combinations of DES, finding the suitable DES for glucaric acid cyclization was attempted, and finding the conditions under which glucaric cyclization could most easily occur using the DES was focused. To find out the optimal condition for glucaric acid cyclization to FDCA, many pairs of HBA and HBD mixture was made, and among them, the one with the highest yield of FDCA was selected and the yields were compared under various conditions. In addition, to finds the correlation of the acidity of DES and FDCA yield, the pH of the solution after glucaric acid cyclization which contains FDCA impurities and diluted pure DES were measured and compared within. Keyword : FDCA, Glucaric Acid, Deep Eutectic Solvent Student Number : 2022-237212,5-푸란디카르복실산(FDCA)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 대체할 수 있는 유망 바이오플라스틱 단량체 중 하나입니다. FDCA의 일반적인 전구체는 5-하이드록시메틸푸르푸랄(5-HMF)에서 추출된 C6 설탕이었습니다. 그러나 5-HMF의 높은 반응성으로 인해 생산 및 분리 과정에서 5-HMF가 분해되면서 5-HMF의 취급이 어려워졌습니다. 반면, 고리화를 통해 FDCA로 전환될 수 있는 글루카르산은 5-HMF보다 더 높은 안정성을 나타냈습니다.
따라서 글루카르산은 5-HMF의 불안정성을 극복하는 FDCA 전구체의 유망한 후보 중 하나입니다. 기존에는 과량의 산촉매를 사용하여 글루카르산의 고리화를 진행하였습니다. 그러나 산촉매의 고용량 사용으로 인해 환경 문제와 반응기 부식이 발생했습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 용매와 촉매 역할을 동시에 수행할 수 있는 친환경 심층 공융 용매(DES)를 사용하여 글루카릭산을 FDCA로 전환하였습니다.
본 연구에서는 글루카릭산의 고리화를 위해 다양한 유형의 산성 DES가 사용되었습니다.
다양한 조합의 DES를 사용하여 글루카르 산 고리화에 적합한 DES를 찾는 것이 시도되었으며, DES를 사용하여 글루카르 산 고리화가 가장 쉽게 일어날 수 있는 조건을 찾는 데 중점을 두었습니다. 글루카릭산이 FDCA로 고리화되는 최적의 조건을 찾기 위해 많은 쌍의 HBA와 HBD 혼합물을 만들었고, 그 중에서 FDCA 수율이 가장 높은 것을 선택하고 다양한 조건에서 그 수율을 비교하였습니다.
또한, DES의 산도와 FDCA 수율의 상관관계를 알아보기 위해 정제되지 않은 글루카르 산 고리화 후 용액과 희석된 순수 DES의 pH를 측정하여 비교하였습니다.
주요어: FDCA, 글루카르 산, 심층공융용매, 벤젠술폰산
학 번: 2022-23721Chapter 1. Introduction .
1.1 FDCA as promising chemical replacing PET polymer
1.2 Importance of Polyethylene furandicarboxylate (PEF) and its research trend
1.3 Problems of existing FDCA production
1.4 Problem of 5-HMF as precursor of FDCA Production
1.5 Glucaric acid as an alternative precursor of FDCA
1.6 Objectives
Chapter 2. Literature Review
2.1 Characteristics of Deep Eutectic Solvent
2.2 Furanic compound production using DES
2.3 Separation methods of DES from the products
Chapter 3. Materials and methods
3.1 Raw Materials
3.2 Preparation of Acidic Deep Eutectic Solvents (ADES)
3.3 Glucaric acid cyclization to FDCA in ADES
3.4 ADES Recycle
3.5 Analysis
3.5.1 Product analysis in HPLC
3.5.2 Acidity of ADES and FDCA
Chapter 4. Result and discussion
4.1 ADES formation
4.2 Yield of FDCA depending on the combination of HBA and HBD
4.3 Yield of FDCA depending on the Temperature
4.4 Yield of FDCA depending on the reaction time after reaching at a certain temperature
4.5 Yield of FDCA depending on ratio of HBA and HBD
4.6 Yield of FDCA depending on amount of DES
4.7 DES reusability
4.8 The effect of pH on DES efficiency and FDCA yield
4.9 Rest of products other than FDCA
Chapter 5. Conclusion
Bibliography
초 록석
호주 담수의 질량 변화와 전 지구 평균 해수면에 대한 기여도
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 사범대학 과학교육과(지구과학전공), 2024. 8. Ki-Weon Seo.GRACE (Gravity Recovery and Climate Change) 및 GRACE-FO (GRACE Follow-on) 위성은 시간에 따른 중력장 변화를 관측하여 지구 표면 질량 추정에 큰 기여를 하였다. 이 자료에 따르면 전 지구 평균 해양 질량은 매년 약 2mm 이상 증가했으며, 2010년 이후에는 육지 담수의 급격한 고갈이 해수면 상승의 중요한 원인 중 하나로 지목되었다. 미래에 다가올 기후 위기에 대응하기 위해선 최근 10년간의 담수 고갈 이 2000년 이후 급격한 기후변화로 인한 것인지, 아니면 지구 온난화로 인한 더 장기적인 추세의 일환인지 파악하는 것이 중요하다. 하지만, 2002년 이전에는 GRACE와 비슷한 수준의 전 지구적 중력 변화 자료가 부족하기 때문에 해수면 상승에 대한 담수 기여도의 장기적인 분석에 한계가 있다. 계산 기술의 발전과 빅 데이터 시대의 도래로 딥 러닝은 GRACE 이전 시대의 담수 질량 변화를 예측할 수 있는 핵심 기술로 부상했다. 딥 러닝에 사용되는 육지 표면 모델 및 재분석장 자료는 공간 해상도가 높지만, GRACE 자료는 공간 해상도가 낮기 때문에 지역규모의 담수 질량을 학습하는데 부적절하다. 따라서, 국지적 규모의 질량 변화 특성과 그로 인한 해양 질량 변화를 이해하기 위해서 고해상도 육지 담수 자료 개발이 필수적이다. 본 학위 논문은 현재의 해양 및 육지 질량 변화를 재평가하고, 고해상도 육지 담수 관측자료에 기반하여 과거의 해양 질량 변화를 추정하였
다. 첫 번째 연구에서는 GRACE와 GRACE-FO 위성으로 추정한 평균 해양 및 육지 질량변화의 불확실성을 평가했다. 해양질량 변화 오차는 대부분 부정확하게 모의된 후빙기 지각 반등 효과(0.4 mm/yr)에 의해 유발되었으며 나머지는 지구의 질량 중심이동 효과(0.1 mm/yr)로 설명 되었다. 또한, 후빙기 지각 반등 모델에 따라 대륙 별 질량 변화가 다르게 추정되었지만, 육지 담수의 질량 변화는 해수면을 상승시키는 주된 원인 중 하나임이 재확인되었다. 두 번째 연구에서는 딥 러닝 모델 개발을 위한 사전 연구로서 고해상 도 지표 질량 분포 자료를 개발하였다. GRACE 관측 값과 육지 표면 모델 자료(ERA5, GLDAS)가 사용되었으며, 두 자료를 동화시키기 위해서 복합 역산 방법을 개량하였다. 개량된 방법은 가상의 질량 분포를 가정한 실험을 통해 검증되었으며, 기존의 역산 방법보다 더 우수한 결과를 산출했다. 실제 GRACE 자료에 복합 역산을 적용한 결과, 기존에 널리 사용되는 GRACE 자료들보다 더 나은 공간해상도를 보여주었으며, 사용 된 육지 표면 모델 자료에 상관없이 유사한 고해상도 질량 분포를 산출 하였다. 세 번째 연구에서는 앞서 복합 역산으로 추정한 고해상도 담수 자료 와 딥 러닝 알고리즘을 사용하여 1979년 이후 호주 전역의 담수 질량 변화를 재구성하였다. 일반적인 GRACE 자료를 학습에 사용한 결과와 리 고해상도 담수 자료를 학습한 질량 변화는 지역규모의 신호를 더
정확하게 추정하였다. 또한, 빅토리아 남부의 현장 관측에 기반한 질량 변화와 딥 러닝으로 예측된 과거 담수 추정치를 비교분석한 결과, 서로 강한 상관관계를 나타냈다. 1979년 이후의 호주 배수 분지의 해양 질량 기여도를 분석했을 때, 엘니뇨 및 폭우와 관련된 기록들이 발견되었다. 이는 본 연구에서 개발된 딥 러닝 모델이 과거 기후 현상을 포착할 수 있는 능력이 있음을 시사한다. 이러한 접근 방법을 전 세계로 확장하면 과거 육지 담수의 해양 질량 기여도에 대한 이해를 높이고, 지구의 물 순환 및 미래 기후 변동성에 대한 깊은 통찰력을 제공할 것이다.Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) and GRACE Follow-on (GRACE-FO) satellites have been instrumental in observing time-varying gravity field of the Earth since April 2002, providing unique and invaluable data for estimating ocean mass changes. According to observations from GRACE and GRACE-FO, global mean ocean mass (GMOM) has increased by about 2 mm or more annually, with terrestrial water storage (TWS) emerging as one of main contributors to this increase. It is important to understand whether TWS depletion observed by GRACE was associated with decadal variations of climate change or longer-term trends driven by global warming. The answer to this question is difficult due to the lack of GRACE-like data before 2002. Advancements in computational technology and the advent of big data have elevated deep learning as a key tool for predicting TWS changes prior to the GRACE era. Estimating TWS before GRACE-era has been limited because spatial resolution of TWS observation from GRACE is poor while much higher spatial resolution products to be used as training data set are available in land surface models and reanalyses. Therefore, development of high-resolution TWS data is essential for precisely delineating the characteristics of local-scale mass changes and their influence on ocean mass. This dissertation revisits the changes in contemporary ocean mass and explores the role of TWS in historical ocean mass variation. The first study evaluates the uncertainties of GMOM estimated by GRACE and GRACE-FO. The majority of errors are found in mis-modeled glacial isostatic adjustment (GIA) effect, with the remainder explained by changes in geo-center motion. Choosing the optimal GIA model remains challenging, and further progresses in GIA model development are necessary. Within the limitation of GMOM estimates from GRACE, TWS was identified as one of the main contributors to GMOM. The second study enhances spatial resolution of TWS data by combining GRACE observations with a land surface model. To assimilate both estimations, a revised constrained linear deconvolution (CLD) method is developed and applied to Australia as a case study. In a synthetic experiment, the revised CLD was verified by successfully estimating the synthetic true TWS in high resolution. Using real GRACE data, the revised CLD solution shows better spatial resolution compared to conventionally used GRACE products, such as spatial-filtered GRACE and mascon solutions. In the third study, high-resolution TWS changes across Australia since 1979 are reconstructed by a deep learning algorithm in conjunction with the revised CLD solution. The historical TWS changes, trained with the revised CLD solution, more accurately represent the local-scale signal than those trained with commonly used GRACE products. The TWS changes over southern Victoria are compared with in- situ based TWS estimates, demonstrating a strong correlation. Furthermore, the contributions of Australian drainage basins to ocean mass reflect past records associated with El Niño and heavy rainfall, implying model capability in capturing significant climatic impacts. Extending these approaches globally would significantly enhance our understanding of TWSs historical role in ocean mass changes, providing deeper insights into global hydrological cycles and their implications for future climate variability.
Keywords : GRACE, Ocean Mass, High-Resolution Terrestrial Water Storage, Joint Inversion, Deep Learning
Student Number : 2018-32188Chapter 1. Introduction １
Chapter 2. Background ５
2.1. Satellite Gravimetry ５
2.1.1. Relationship Between Geoid and Surface Mass Density ５
2.2.2. Geo-center Motion ７
2.2. Constrained Linear Deconvolution １０
2.3. Deep Learning １２
2.3.1. Convolutional Neural Network １３
2.3.2. Modified CNN: ResNet and U-Net １５
Chapter 3. Uncertainty of Global Ocean Mass Change Estimated by GRACE and GRACE Follow-on １８
3.1. Introduction １８
3.2. Data and Method １９
3.2.1. GRACE Data １９
3.2.2. Estimation of Degree-1 SH coefficients ２０
3.2.3. Altimetry and Argo Data ２１
3.2.4. Synthetic GRACE Data ２３
3.3. Result ２５
3.3.1. Comparison of GMOM ２５
3.3.2. Uncertainties from GIA model and Geo-center Motion ２６
3.3.3. Contributions of Continental-Scale Mass Changes to GMOM ２９
3.4. Discussion ３０
3.5. Conclusion ３４
Chapter 4. High-Resolution Terrestrial Water Storage Estimates from GRACE and Land Surface Models ３５
4.1. Introduction ３５
4.2. Data and Method ３７
4.2.1. GRACE Data ３７
4.2.2. Land Surface Model ３８
4.2.3. Synthetic GRACE Data ３９
4.2.4. Combining GRACE and Land Surface Model with CLD ４０
4.3. Result ４４
4.3.1. Synthetic Data Test ４４
4.3.2. Comparison of CLD Estimates for Australia ５１
4.4. Discussion ５８
4.5. Conclusion ５９
Chapter 5. Reconstruction of High-Resolution TWS and Ocean Mass Contribution ６１
5.1. Introduction ６１
5.2. Data and Method ６２
5.2.1. Terrestrial Water Storage Data ６２
5.2.2. Hydrological and Meteorological data ６３
5.2.3. Model Architecture ６４
5.3. Result ６６
5.3.1. Evaluation of Model Performance ６６
5.3.2. Performance Evaluation on TWS Estimation ６９
5.3.3. Historical TWS Changes and Ocean Mass Contribution ７２
5.4. Discussion ７５
5.5. Conclusion ７７
Chapter 6. Conclusion ７９
Appendix ８１
Reference. ８８
국문요약 ９５박
Comparing UNESCO World Heritage and Intangible Cultural Heritage
No full text학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 : 행정대학원 글로벌행정전공, 2024. 8. 금현섭.The UNESCO heritage regimes have developed the global heritage paradigm, comprising the World Heritage and the Intangible Cultural Heritage initiatives, over several decades. Meanwhile, many critiques have emerged regarding the World Heritage List over the decades, highlighting thematic and regional imbalances, thus raising questions about the credibility and inclusivity of the list. Also, there is growing evidence that the Representative List of the Intangible Cultural Heritage of Humanity demonstrates regional disparities.
This paper seeks to explore whether national-level factors influence heritage listing, focusing on the impact of state efforts on the number of inscriptions. State efforts are categorized into two types: indirect effort, denoting State Capacity, and direct effort, represented by UNESCO Involvement. State Capacity refers to the general bureaucratic aptitude of a state, while UNESCO Involvement gauges the level of engagement with the Intergovernmental Committee. Furthermore, this study examines Tourism Specialization as a moderating factor, given the close relationship between UNESCO heritage and tourism promotion.
Findings reveal that UNESCO Involvement has a statistically significant influence on the number of inscriptions for both lists, while State Capacity does not. Interestingly, the congruent outcomes regarding the effects of state efforts on both lists suggest structural and procedural similarities, potentially overshadowing thematic and historical distinctions between the two programs. Regarding the moderation effect, it is observed that Tourism Specialization particularly enhances the effect of UNESCO Involvement on the number of Intangible Cultural Heritage elements inscribed. Consequently, there is a call for more equitable distribution of committee membership opportunities among countries to foster culturally diverse lists within both regimes.수십년에 걸쳐 유네스코는 세계유산과 무형문화유산으로 대표되는 유산 패러다임을 발전시키며 다양한 유산의 보호와 문화적 다양성 제고에 기여해왔다. 그러나 세계유산목록의 지역별 불균형 및 신뢰성에 대한 의문이 지속적으로 제기되고 있으며, 최근 인류무형문화유산 대표목록 역시 지역적 격차를 보여준다는 증거가 늘어나고 있다. 이러한 배경 속에서 본 논문은 국가 차원의 노력이 유네스코 유산 등재에 미치는 영향을 탐구하고자 한다. 유네스코 유산 등재를 위한 국가의 노력은 간접적인 국가의 역량과 직접적인 유네스코 참여라는 두 가지 유형으로 분류한다. 국가의 역량은 행정적 역량을 의미하며, 유네스코 참여는 유네스코의 정부 간 위원회 참여 수준으로 평가한다. 또한, 유네스코 유산과 관광 산업 간의 밀접한 관계를 고려하여 관광 전문화를 조절변수로 포함한다. 조사 결과에 따르면, 유네스코 참여 정도가 높은 국가일 수록 유네스코 유산 등재 개수가 많은 것으로 나타났다. 이는 세계유산목록과 인류무형문화유산 대표목록이 유사한 특성을 보였다. 한편, 무형문화유산의 경우 관광 전문화 정도가 높은 국가일 수록 유네스코 참여가 무형문화유산 등재에 미치는 영향이 강화되는 것으로 나타났다.Chapter 1. Introduction 1
1.1. UNESCO Heritage Programs 1
1.2. Effects of UNESCO Inscriptions 4
1.3. Selection Criteria and Nomination Process 6
1.3.1. Selection Criteria 6
1.3.2. Nomination Process 9
1.4. Challenges and Responses 11
1.5. Possible Factors of Inscriptions 19
Chapter 2. Literature Review and Hypothesis 21
2.1. World Heritage 21
2.1.1. Imbalanced Distribution 21
2.1.2. Politicization of Nomination Process 22
2.1.3. Relationship with Tourism 23
2.2. Intangible Cultural Heritage 24
2.2.1. Imbalanced Distribution 24
2.2.2. Reasons for Nomination 25
2.3. Hypotheses 25
Chapter 3. Methods 31
3.1. Data and Measures 31
3.1.1. Number of Inscriptions 31
3.1.2. State Capacity 32
3.1.3. UNESCO Involvement 33
3.1.4. Tourism Specialization 34
3.1.5. Control Variables 34
3.2. Analytical Approach 38
3.2.1. Pooled OLS Models 38
3.2.2. Fixed Effects Models 40
3.2.3. Poisson Models 41
Chapter 4. Results 44
4.1. Descriptive Statistics 44
4.2. Correlation Analysis 45
4.3. Regression Analysis 48
4.3.1. Pooled OLS Regression 48
4.3.2. Fixed Effects Regression 49
4.3.3. Poisson Regression 53
4.3.4. Model Comparison 54
Chapter 5. Discussion 63
5.1. Summary of Results 63
5.2. Policy Implications 65
5.3. Limitations 69
Bibliography 74
Appendix 1. Definition of World Heritage 78
Appendix 2. Definition of Intangible Cultural Heritage 79
Appendix 3. Definition of Cultural Landscapes 80
Abstract in Korean 82
List of Tables and Figures
[Table 1] Criteria for the Assessment of OUV 7
[Table 2] Criteria for the Inscription on the Representative List of the Intangible Cultural Heritage of Humanity 8
[Table 3] Timeline of the Conventions 16
[Table 4] Hypotheses 30
[Table 5] Variables 36
[Table 6] Summary Statistics: World Heritage 44
[Table 7] Summary Statistics: Intangible Cultural Heritage 45
[Table 8] Correlation Matrix: World Heritage 46
[Table 9] Correlation Matrix: Intangible Cultural Heritage. 47
[Table 10] Panel Estimation: Pooled OLS 49
[Table 11] Panel Estimation: Fixed Effects 50
[Table 12] Panel Estimation: Poisson 54
[Table 13] Comparing Different Estimators: World Heritage 56
[Table 14] Comparing Different Estimators: Intangible Cultural Heritage 57
[Figure 1] Nomination Process of the UNESCO Heritage Programs 9
[Figure 2] Overall Concordance Factor between the Advisory Body Recommendations and the Subsequent Committee Decisions 10
[Figure 3] Number of World Heritage Sites on the World Heritage List by Region 14
[Figure 4] Number of Intangible Cultural Heritage Elements on the Representative List of the Intangible Cultural Heritage of Humanity by Region 17
[Figure 5] Hypotheses 29석
이온 농도 분극 현상 내에서 확산과 대류에 의한 농축 기작에 대한 연구
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 공과대학 전기·정보공학부, 2024. 8. 김성재.나노 크기의 채널 및 막 제조 기술의 발전으로 인해 마이크로/나노 유체 장치에서의 전기운동학과 다양한 응용 분야에 대한 탐구가
가속화되었습니다. 나노 규모 장치에 대한 연구는 전기 이중층의 중첩이라는 새로운 현상의 발견으로 이어졌습니다. 이 현상은 나노 채널을 통한 선택적 이온 이동을 가능하게 하며, 이온 농도 분극(ICP) 현상으로 알려져 있습니다. 이 현상은 구현이 용이하고 농축 및 분리에 높은 효율성을 제공하여 탈염, 물질 분리 및 검출, 유전자 치료와 같은 응용 분야에서 마이크로/나노 하이브리드 장치의 실용적인 시스템을 특히 발전시켰습니다. 농축 동력학의 활용에 있어 진전이 있었음에도 불구하고, 농축된 분석물의 동적 거동에 대한 연구는 충분히 이루어지지 않았습니다. 특히, 적용된 전기장에 수직인 운동에 대한 연구는 부족합니다. 이러한 맥락에서 우리는 농축된 분석물의 플러그 또는 덤벨 모양의 이상 현상을 제시하며, 이 현상이 확산 및 대류에 의해 영향을 받는다는 분석적 해결책을 제안합니다. ICP 현상 내에서 입자의 브라운 운동을 시뮬레이션하여 제안된 해결책과의 일치를 검증했습니다. 다양한 길이의 DNA 농축에 중점을 둔 실험적 검증은 우리의 발견을 더욱 뒷받침합니다. 확산이 지배적인 경우(종이 기반 마이크로 유체 채널에서 관찰됨)와 대류가 지배적인 경우(확산성이 매우 낮은 적혈구의 경우)를 조사하여 추가적인 확인을 제공합니다. 이 현상은 다른 크기의 DNA(확산성이 다른 DNA)를 분류하는 데 잠재력을 가지고 있습니다. 이를 증명하기 위해 우리는 지적 장애의 주요 원인 중 하나이자 흔한 유전적 장애인 취약 X 증후군과 관련된 취약 X DNA를 대상으로 하였습니다. 돌연변이 정도에 따라 DNA 길이가 달라지므로 농축 패턴을 기반으로 분류하기에 적합합니다. 정상 DNA, 전돌연변이 DNA, 전체돌연변이 DNA를 포함한 실험 시나리오를 통해 ICP 현상 내에서 농축 패턴을 통해 이들을 짧은 시간 내에 구별할 수 있음을 보여줍니다. 또한, 전압 변화를 통해 대류를 조정함으로써 각 DNA의 농축 패턴에 뚜렷한 차이가 있음을 관찰하였고, 이 차이가 대류에 의해 구동됨을 확인했습니다. 이러한 결과는 대체 DNA 분석 방법의 잠재적 발전을 시사합니다.The advancement in fabrication technologies for nano-sized channels and membranes has accelerated the exploration of electrokinetics in micro/nano fluidic devices and various applications. Investigations into nano-scale devices have led to the discovery of a new phenomenon known as the overlap of electric double layers. This phenomenon enables selective ion transport through nano-channels, referred to as the ion concentration polarization (ICP) phenomenon, which proves to be easily implementable and offers high efficiency in preconcentration and separation. Consequently, this has particularly advanced practical systems in micro/nano hybrid devices, including applications such as desalination, substance separation and detection, and gene therapy. Despite the progress in exploiting preconcentration dynamics, the dynamic behavior of preconcentrated analytes has not been thoroughly studied. Specifically, research on motion orthogonal to the applied electric field remains insufficient. In this context, we present anomalous behaviors of preconcentrated analytes, demonstrating plug or dumbbell shapes, and propose an analytical solution suggesting that these phenomena are influenced by diffusion and convection. Simulation of the Brownian motion of particles within the ICP phenomenon validates the congruence of the results with our proposed solution. Experimental verification of the model, focusing on the preconcentration of DNA of various lengths, further supports our findings. By investigating the dominant cases where diffusion is dominant (as observed in paper-based microfluidic channels) and convection is dominant (in the case of red blood cells with extremely low diffusivity), we provide additional confirmation. This phenomenon holds potential for sorting DNA of different sizes (with varying diffusivities). To demonstrate its applicability, we targeted fragile X DNA, associated with Fragile X syndrome, one of the most common causes of genetic intellectual disabilities and prevalent genetic disorders. Given the variability in DNA length based on the mutation degree, it becomes suitable for classification based on concentration patterns. Through experimental scenarios involving Normal DNA, Premutation DNA, and Fullmutation DNA, we showcase their distinguishability through concentration patterns within a short timeframe under the ICP phenomenon. Additionally, by adjusting convection through voltage variations, we observed distinct concentration patterns for each DNA, affirming that their differences are convection-driven. These results underscore the potential advancement in alternative DNA analysis methods. Keyword : Nanoelectrokinetic phenomena, Permselectivity (ion-selectivity), Ion Concentration polarization, Driftless Preconcentration, Diffusion Dominant, Convection Dominant, Fragile X DNA diagnosis. Student Number : 2015-22789Abstract . i
Table of Contents iii
List of Figures . vi
Chapter 1. Introduction . 1
Chapter 2. Ion-selective Transport Phenomena 15
2.1. Permselectivity of a Nanoporous Membrane . 15
2.2. Ion Concentration Polarization (ICP) 19
2.3. Preconcentration of Charged Species based on Ion
Concentration Polarization 21
Chapter 3. Driftless Preconcentration driven by Ion Concentration
Polarization through Convection and Diffusion 24
3.1. Introduction . 24
3.2. Methods . 25
3.2.1. Analytical domain 25
3.2.2. Langevin dynamic simulation . 28
3.2.3. Micro/nanofluidic device fabrication . 30
3.2.4. Chemicals . 31
3.2.5. Experimental apparatus . 31
3.3. Results and Discussions 32
3.3.1. Analytical analysis of the driftless preconcentration
dynamics 32
3.3.2. Experimental analysis of the driftless preconcentration
dynamics 35
3.3.3. Limiting cases of the driftless preconcentration
dynamics 39
3.3.4. Limiting case 1: Nearly zero convection 39
3.3.5. Limiting case 2: Nearly zero diffusivity 40
3.4. Conclusions 42
Chapter 4. Fragile X DNA Diagnosis with Driftless
Preconcentration . 43
4.1. Introduction . 43
4.2. Methods . 45
4.2.1. Micro/nanofluidic device fabrication . 45
4.2.2. Chemicals . 46
4.2.3. Experimental apparatus . 46
4.3. Results and Discussions 47
4.3.1. Concentration Profiles Based on DNA Types within ICP
. 47
4.3.2. Classification of DNA Based on the Radius of Gyration
. 50
4.3.3. Analysis of Shape Changes in DNA Concentration
Induced by Varying Voltages 53
4.4. Conclusions 55
Chapter 5. Concluding Remarks 56
Appendix 57
Bibliography . 67
Abstract in Korean . 77박
전임상 모델을 이용한 삼중음성유방암 종양면역미세환경의 치료적 조절
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 의과대학 협동과정 종양생물학전공, 2024. 8. Hyeong-Gon Moon.In this study, I investigated the interactions between tumor immune microenvironment and breast cancer cells to identify potentially valuable strategies that can modulate the tumor immune microenvironment of breast cancer for therapeutic purposes. To this end, first, I studied the transcriptomic profiles of the triple-negative breast cancer cells in humanized mouse models to identify the molecular and phenotypic transitions of cancer cells under humanized immune microenvironment. Modeling appropriate animal models for preclinical immunotherapeutic trials has recently become a focus of research interest in breast cancer, but the molecular impact of the humanized preclinical models on the tumor cells has not been clearly addressed. I addressed this issue by establishing humanized patient-derived xenograft (PDX) models of triple- negative breast cancer (TNBC) using cord blood hematopoietic stem cells (CB HSCs) in NOD/Shi-scid/IL-2Rγnull (NSG) mice. These models demonstrated variable TNBC PDX tumor growth rates and the tumor cells showed substantial gene expression changes under the humanized immune microenvironment. Among the differentially expressed genes in the humanized PDX models, the TNFRSF11B and TMEM176B showed marked down- and up-regulation in tumor cells, respectively. Both genes induced substantial changes in the functional phenotypes of the TNBC cells. These data indicate the potential limitations of the creating humanized PDX models using the CB HSCs alone. Also, these demonstrates the need for further exploration on the functional implication of TNFRSF11B and TMEM176B in TNBC. Next, I studied a novel approach of targeting tumor neoantigens to modulate the tumor immune microenvironment in TNBC. Recently, studies have shown promising results for targeting tumor neoantigens in solid tumors but its efficacy in breast cancer is not fully understood. This study investigated the anti-tumor immune responses induced by prior exposure to tumor cells (PETC), tumor-derived lysates (TdL), and neoantigen delivery in the 4T1 syngeneic mammary carcinoma model. PETC, TdL, and lipid nanoparticle (LNP)-based delivery system of selected neoantigen peptide treatment induced significant anti-tumor effects against the tumor growth and metastasis. Enhanced immune cell infiltration, particularly CD4+ and CD8+ T cells, was observed in the tumor microenvironment when treated with these modalities. Transcriptomic analysis revealed altered immune pathways and differential gene expression linked to adaptive memory T cells. TdL administration effectively inhibited tumor growth and metastasis in established 4T1 tumors and potentiated anti PD- L1 blockade efficacy, highlighting PETC and TdL treatments as promising strategies for reshaping the immune landscape against mammary carcinoma. In summary, this study underscores the need for cautious approach when utilizing humanized preclinical models for TNBC research and demonstrates the potential value of targeting tumor neoantigens to modulate the immune microenvironment in TNBC.이 연구에서는 유방암 세포와 종양 면역 미세환경 간의 상호작용을 조사하여 치료 목적으로 유방암의 종양 면역 미세환경을 조절할 수 있는 잠재적으로 가치 있는 전략을
확인하였다. 이를 위해 먼저 인간화된 마우스 모델에서 삼중음성 유방암 세포의 전사체 프로파일을 연구하여 인간화된 면역 미세환경 하에서 암세포의 분자 및 표현형 변화를 확인하였다. 전임상 면역치료제 실험을 위한 적절한 동물 모델을 모델링하는 것은 최근 유방암 연구에서 관심의 초점이 되었지만, 인간화된 전임상 모델이 종양 세포에 미치는 분자적 영향은 명확하게 다뤄지지 않았다. NOD/Shi-scid/IL-2Rγnull (NSG) 마우스에서 제대혈 조혈모세포 (cord blood hematopoietic stem cells, CB HSCs)를 사용하여 삼중음성 유방암 (triple-negative breast cancer, TNBC)의 인간화된 환자 유래 이종이식 (patient derived xenograft, PDX) 모델을 확립함으로써 이 문제를 다루었다. 이 모델들은 다양한 종양 성장률을 나타냈으며, 종양 조직은 인간화된 면역 미세환경 하에서 특정 유전자 발현 변화를 보였다. 인간화된 환자 유래 이종이식 모델에서 차별적으로 발현된 유전자 중 TNFRSF11B와 TMEM176B는 각각 종양 세포에서 현저한 발현 감소와 증가를 보였다. 두 유전자는 삼중음성유방암 세포의 기능적 표현형에 상당한 변화를 유도하였다. 이것은 단독으로 제대혈 조혈모세포를 사용하여 인간화된 환자 유래 이종이식 모델을 만드는 것의 잠재적 한계를 나타낸다. 또한, 삼중음성 유방암에서 TNFRSF11B와 TMEM176B의 기능적 의미에 대한 추가 탐색의 필요성을 보여준다. 다음으로, 삼중음성유방암에서 종양 면역 미세환경을 조절하기 위해 종양 신항원을 표적으로 하는 새로운 접근법을 연구하였다. 최근 연구들은 고형 종양에서 종양 신항원을 표적으로 하는 것이 유망한 결과를 보여주었지만, 유방암에서의 효능은 완전히 이해되지 않았다. 본 연구는 4T1 동계 유방암 모델에서 종양 세포(prior exposed tumor cell, PETC), 종양 유래 라이세이트 (tumor derived lysate, TdL), 및 신항원 전달에 대한 사전 노출이 유도하는 항종양 면역 반응을 조사하였다. PETC, TdL 및 선택된 신항원 펩타이드의 지질 나노입자 (lipid nanoparticle, LNP) 기반 전달 시스템 처리는 종양 성장과 전이에 대해 중요한 항종양 효과를 유도하였다. 이러한 치료 방법으로 처리했을 때 종양 미세환경에서 CD4+ 및 CD8+ T 세포와 같은 면역 세포의 침투가 증가하였다. 전사체 분석은 적응 메모리 T 세포와 관련된 면역 경로와 차별적 유전자 발현 변화를 나타냈다. TdL 투여는 확립된 4T1 종양에서 종양 성장과 전이를 효과적으로
억제하였으며, 항 PD-L1 차단 효능을 강화하여 PETC 및 TdL 치료가 유방암에 대한 면역 환경을 재구성하는 유망한 전략임을 강조하였다. 요약하자면, 이 연구는 TNBC 연구를 위한 인간화된 전임상 모델을 이용할 때 신중한 접근이 필요함을 강조하며, TNBC에서 종양 신항원을 표적으로 하여 면역 미세환경을 조절하는 것의 잠재적 가치를 보여준다. 또한, 종양 성장 및 전이 억제를 효과적 으로 달성하였으며, PD-L1 차단 치료의 효능을 강화시켰다. 이는 PETC와 TdL 치료가 유방암에 대한 면역 재구성 전략으로서의 가능성을 강조하는 것이다.Chapter 1. Introduction 003
Chapter 2. 005
Investigating triple negative breast cancer (TNBC) in the
humanized microenvironment of patient-derived xenograft
(PDX) models.
Discussion of Chapter 2 . 062
Chapter 3 067
Therapeutic Modulation of Tumor Immune Microenvironment of
Triple Negative Breast Cancer in Mouse Models
Discussion of Chapter 3 . 144
Bibliography . 150
Abstract in Korean. 157박
A Retrospective Study
No full text학위논문(박사) -- 서울대학교 대학원 : 치과대학 치의과학과, 2024. 8. 박희경.구강작열감증후군은 특정한 국소적 또는 전신적 원인 없이 혀나 구강 점막에서 작열감, 따끔거림 또는 감각 이상과 같은 통증을 특징으로 하는 상태를 의미한다. 본 연구에서는 구강작열감 증상으로 서울대학교치과병원 구강내과에 내원한 환자 중 클로나제팜 약물치료와 아연 함유 보조제를 섭취한 환자의 자료를 후향적으로 연구하여 임상적 특징과 임상 증상 개선 효과를 비교하고자 하였다.
2017년 1월에서 2018년 6월까지 설통으로 진단된 1092명의 환자 중 혈액검사에 아연 농도가 포함된 환자들의 의무기록을 선택하였다. 캔디다 배양 동정 검사에 양성, 정신질환자, 비타민 B12 200pg/mL 이하, 혈색소 농도 12 g/dL 이하인 환자를 제외하였다. 6개월 이내 병원 방문 횟수가 네 번 미만인 환자를 제외한 후, 단독 치료를 시행한 153명의 환자 (여성 138명, 남성 15명, 평균 연령 65.2 ± 10.7세) 가 선택되었다. 이 중 아연 함유 보조제를 복용한 환자는 76명, 클로나제팜을 복용한 환자는 77명이였다. 환자의 혈청 아연농도, 타액 분비량, 기저 질환, 간이정신진단 검사, 각 내원 시의 통증, 불편감 정도가 숫자평가척도로 기록된 것을 수집하였다.
초진 시에는 환자에게 구강 악습관 조절에 대한 교육을 시행하고 인공 타액을 처방하였다. 다음 내원시 부터 아연 함유 보조제 혹은 클로나제팜이 처방된 후 2회 더 측정한 숫자평가척도 값은 시간에 따라 통계학적으로 유의하게 감소하였으며, 그 변화량은 두 군 사이에 통계학적 유의성이 없었다. 두 군 간의 초기 혈청 아연 농도와 골다공증 병력 유무에 따른 환자수는 통계학적으로 유의한 차이가 있었으나, 해당 요인들을 통제한 이후에도 두 군의 치료 결과의 통계학적 유의성에 영향을 미치지는 않았다. 혈청 아연 농도 70 μg/dL 미만을 아연 결핍으로 간주할 때, 클로나제팜 치료군에서는 77명 중 4명(5.2%), 아연 함유 보조제 치료군에서는 76명 중 20명(26.3%)이 아연 결핍으로 관찰 되었다.
이 연구는 의무 기록을 수집하여 분석한 후향적 연구로 치료 후 혈청 아연 농도를 알 수 없고, 아연 이외 영양소의 치료 효과를 배제할 수 없다. 그러나 구강작열감 증상을 보이는 환자에서 아연 결핍이 관찰되며, 아연 함유 보조제의 섭취로 클로나제팜 투약과 유의한 차이 없이 증상이 개선된 결과에 근거하여 구강작열감증후군의 2차적 원인으로 아연의 관련성을 고려해야 할 것이다. 구강작열감증후군 치료 시 혈청 아연 농도를 확인하고, 아연 보조제 공급을 우선하는 치료 프로토콜을 시도할 수 있을 것이다.Burning mouth syndrome (BMS) is characterized by pain such as burning, tingling, or abnormal sensations in the tongue or oral mucosa without any specific local or systemic causes. This study retrospectively analyzed data from patients treated with clonazepam and zinc-containing supplements at Seoul National University Dental Hospital to compare clinical features and symptom improvement.
From January 2017 to June 2018, the medical records of 1,092 patients diagnosed with glossodynia were reviewed, focusing on those with measured serum zinc levels. Patients positive for Candida culture, diagnosed with mental illness, with vitamin B12 levels below 200 pg/mL, or hemoglobin levels below 12 g/dL, and those with fewer than four visits within six months were excluded. Finally, 153 patients (138 females, 15 males, average age 65.2 ± 10.7 years) who received monotherapy were included. Among them, 76 patients were recommended zinc-containing supplements (Zn group), and 77 patients were prescribed clonazepam (CZ group). Data collected included serum zinc levels, salivary flow rate, underlying conditions, psychological assessments (SCL-90-R), and pain/discomfort levels recorded on a numerical rating scale (NRS).
At the initial visit, education on controlling parafunctional oral habits and a prescription for artificial saliva were provided, and a reduction in NRS was observed as an initial approach. From the second visit onward, zinc-containing supplements or clonazepam were prescribed. NRS values significantly decreased over time in both groups, with no significant difference between the groups. When considering serum zinc levels below 70 μg/dL as zinc deficiency, 4 out of 77 patients (5.2%) in the CZ group were observed to be zinc deficient, compared to 20 out of 76 patients (26.3%) in Zn group. Although there were significant differences in initial serum zinc levels and osteoporosis history between the groups, these factors did not affect the statistical significance of the treatment outcomes when controlled.
As a retrospective study, it did not measure post-treatment serum zinc levels and could not exclude the effects of nutrients other than zinc. However, given the observed zinc deficiency and symptom improvement with zinc-containing supplementation, the study suggests considering zinc deficiency as a secondary cause of BMS and proposes assessing serum zinc levels before treatment and prioritizing zinc supplementation.I. Introduction 1
II. Review of literatures 3
III. Methods 12
IV. Results 15
V. Discussion 18
VI. Conclusion 24
References 35
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