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다중예각 평면 교차전극을 이용한 입자 크기에 따른 측면방향 변위
Deterministic Lateral Displacement as a Function of Particle Size Using a Piecewise Curved Planar Interdigitated Electrode Array 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.36 no.3 = no.318, 2012년, pp.241 - 249  

한송이 (인제대학교 나노공학부) ,  주영돈 (인제대학교 의과대학 혈액종양내과) ,  한기호 (인제대학교 나노공학부)

초록
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본 논문에서는 유체흐름방향과 예각으로 놓여있는 평면 교차전극 위를 지나가는 입자의 크기에 따른 측면방향 변위에 대하여 소개한다. 아울러, 유체흐름방향과 평면 교차전극 사이의 각도에 따른 측면방향 변위의 변화를 보인다. 본 논문에서는 선전하(line charge) 모델을 이용하여 크기가 다른 세 종류의 형광 polystyrene(PS) 입자의 측면방향 변위를 이론적으로 예측하였다. 크기에 따른 입자의 측면방향 변위의 변화를 이용하여, 크기별로 입자를 연속적으로 분리할 수 있는 측면방향 유전영동 미세분리기를 개발하였다. 3, 5, 10 ${\mu}m$ PS 입자의 혼합물을 이용하여 분리한 실험결과로 부터 개발된 측면방향 유전영동 미세분리기는 3 ${\mu}m$ PS 입자를 99.86%, 5 ${\mu}m$를 98.82%, 10 ${\mu}m$를 99.69%의 높은 효율로 각각 분리할 수 있음을 확인하였다. 이로부터 제안된 측면방향 유전영동 미세분리기는 다종 혼합물로부터 다양한 크기의 입자들을 한 번에 분리하는 기술로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the lateral displacement of a particle passing over a planar interdigitated electrode array at an angle as a function of particle size. The lateral displacement was also measured as a function of the angle between the electrode and the direction of flow. A simplified line charge ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 다중예각 평면 교차전극을 이용하여 크기에 따라 입자를 분리할 수 있는 측면 방향 유전영동 미세분리기를 제안하고, 이를 설계, 제작, 평가하였다. 평면 교차전극은 선전하 모델을 이용하여 크기에 따른 입자의 측면방향 변위와 유체 흐름방향과 평면 교차전극 사이의 각도에 따른 측면 방향 변위를 수식적으로 계산하였고, 형광 PS 입자를 이용하여 측정한 측면방향 변위 값과 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
순환하는 유핵세포를 분리하는 것은 어떤 분야에서 매우 중요한가? 순환하는 유핵세포를 분리하는 것은 임상진단, (1)유전체와 단백질 연구, (2)유전공학 프로토콜, (3)세포 준위의 스크린 시스템, (4)유전자 전달감염, (5)미량의 줄기세포 분리, (6)혈중 종양세포분리(7)와 같은 분야에 매우 중요한 기술이다. 하지만 혈액 속 희귀목표세포는 미량으로 존재하기 때문에 이를 분리하는데에는 기술적인 어려움을 가지고 있다.
연속적 유전영동 미세분리기는 무엇에 기반을 두고 제작되었는가? 이러한 비연속적 분리방법의 문제점을 해결하기 위하여 연속적 유전영동 미세분리기가 개발되어 왔다. 이는 교차 유체흐름,(14) 외피유동(sheath flow), (15,16) 전극 형태, (17~19) 기둥배열,(20)3차원 전극(21) 등에 기반을 두고 제작되었다. 하지만 기존의 연속적 유전영동 미세분리 기는 복잡한 마이크로유체를 조절하기가 어렵고(14,16)분리 효율이 낮으며(17,18) 제작과정이 복잡(20,21)하다는 문제점을 가지고 있다.
유전영동은 어떤 방법인가? 유전영동(Dielectrophoresis)은 다종 혼합물로부터 원하는 입자를 분리할 수 있는 방법 중 하나로써, 불균일한 전기장 하에서 전하를 띄지 않는 입자가 힘을 받는 현상을 이용한다. 유전영동방법은 미세유체시스템에 쉽게 집적시킬 수 있고 자성입자 (9,10)와형광 프로브(11) 같은 표지물질이 필요 없으며 높은 선택성을 가지고 희귀 세포를 분리(12,13)할 수 있다는 장점이 있다.
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참고문헌 (24)

  1. Fernandes, P. B., 1998, "Technological Advances in High-Throughput Screening," Current Opinion in Chemical Biology, Vol. 2, No. 5, pp. 597-603. 

  2. Yuen, P. K., Kricka, L. J., Fortina, P., Panaro, N. J., Sakazume, T. and Wilding, P., 2001,"Microchip Module for Blood Sample Preparation and Nucleic acid Amplification Reactions," Genome Research, Vol. 11, pp. 405-412. 

  3. Mousses, S., Caplen, N. J., Cornelison, R., Weaver, D., Basik, M., Hautaniemi, S., Elkahloun, A. G., Lotufo, R. A., Choudary, A., Dougherty, E. R., Suh, E. and Kallioniemi, O., 2003, "RNAi Microarray Analysis in Cultured Mammalian Cells," Genome Research, Vol. 13, pp. 2341-2347. 

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  20. Cummings, E. B., 2003, "Streaming Dielectrophoresis for Continuous-flow Microfluidic Devices," IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine, Vol. 22, No. 6, pp. 75-84. 

  21. Durr, M., Kentsch, J., Muller, T., Schnelle, T. and Stelzle, M., 2003, "Microdevices for Manipulation and Accumulation of Micro- and Nanoparticles by Dielectrophoresis," Electrophoresis, Vol. 24, No. 4, pp. 722-731. 

  22. Han, K.-H. and Frazier, A. B., 2008, "Lateral- Driven Continuous Dielectrophoretic Microseparators for Blood Cells Suspended in a Highly Conductive Medium," Lab on a Chip, Vol. 8, No. 7, pp. 1079-1086. 

  23. Gascoyne, P. R. C. and Vykoukal, J. V., 2004, "Dielectrophoresis-Based Sample Handling in General- Purpose Programmable Diagnostic Instruments," Proceedings of the IEEE, Vol. 92, No. 1, pp. 22-42. 

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