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 Micro-FACS (Fluorescence Activated Cell Sorting)

Micro Systems Lab. in AJOU UNIVERSITY

Fig 1. The fluidic device for micro-FACS.

Fabrication of a Micro Fluidic Device for Micro-FACS and Test of Electroosmosis
E. S. Choi, G. Y. Kim, T G Park, and S. S. Yang

Development of electroosmotic flow control technique in micro fluidic devices
Eun-Soo Choi*, Dae Joong Jeong*, Won Chul Sim**, Sang Sik Yang*
School of Electrical Engneering, Ajou University
*, Intelligent Microsystem Center**  

ABSTRACT
This paper presents the PDMS surface characteristic change after the plasma process and the electroosmotic flow control technique for the two-dimensional focusing in the micro channels made of PDMS and glass. The channels are fabricated by plastic molding and micromachining technique. To observe the surface characteristic change as time elapses, we measure the contact angle of water on the surface and the velocity of the electroosmotic flow in a channel. The electric field adequate for focusing of a core flow in a confluence channel is obtained by the experiment. The computer simulation is performed to obtain the width and the depth of the core flow for several junction angles of the confluence channel.
 

 

 

 

Fig 2. The simulation.

Fig 3. The focused flow.

 KOREAN ABSTRACT

Micro Systems Lab. in AJOU UNIVERSITY

본 논문에서는 FACS(fluorescence activated cell sorting)의 초소형화를 위한 미세 유체 소자들을 플라스틱 기판에 집적하여 제작하고 전기삼투를 이용해서 세포가 일렬로 이송되는 특성을 시험한다.  제작된 미세 유체 소자는 유리 하부 기판과 플라스틱 상부 기판 및 전원장치로 구성된다.  상부기판은 세포를 주입하기 위한 샘플 측 레저버와 세포를 운반 및 일렬 이송이 가능하게 하는 버퍼를 저장할 두 개의 레저버가 있고 이들이 배출되는 레저버로 구성된다.  마이크로머시닝 기술을 이용하여 실리콘 기판 위에 미세 채널 몰드를 제작한 후 PDMS(polydimethylsiloxane)로 주물을 제작한다.   O2 플라즈마를 이용하여 유리 기판과 PDMS 주물을 접합하며 제작된 채널에 적색 잉크와 bead를 샘플 측에 충전하고 버퍼 측에 sodium borate를 충전한 후 전기삼투로 구동시킨다.  bead가 일렬로 이송되도록 전장을 조절하고 이때의 유속과 유량을 측정한다.  다양한 전장에 따른 실험을 통하여 채널의 구조를 최적화한다.
  FACS(fluorescence activated cell sorting)는 생체 세포 물질의 조성 및 구조에 따른 분류, 수집, 분석에 사용되는 장비이며 응용의 일 예로 산모의 혈액으로부터 유핵적혈구를 검출 및 분석하여 태아의 이상 유무 등에 관한 정보를 얻을 수 있다.
 최근 10년간 분석기술의 소형화는 분석분야의 주된 연구분야로 자리잡아왔으며[1] 모세관 전기영동(CE, capillary electrophoresis)방식은 단백질분석과 DNA분석에 가장 뛰어난 방법으로 증명되었다[2,3].
 최근에는 분석 시편의 재료를 실리콘 보다는 대량, 반복 생산이 가능하고, 저렴하고, 인체에도 무해한 폴리머를 이용하는 경우가 증가하고 있다.  기존  FACS장비의 분석과정을 1개의 chip상에 집적하여 제작시 구성은 크게 세 부분으로 나뉠 수 있다. 먼저 적혈구 중 유핵적혈구를 포착할 수 있도록 분석이 가능하도록 일렬로 이송하는 채널과 레저버로 구성된 기판과 이송되고 있는 적혈구에서 핵을 포함하는 적혈구를 검출하는 부분 그리고, 필요한 유핵적혈구를 분리하는 부분으로 구성된다.  본 논문에서는 적혈구의 일렬이송을 제공하는 소자를 제작하여 성능 평가를 수행한다.  여러 개의 채널과 구조물을 포함하므로 반도체 제작 공정에 사용되는 미세가공술을 이용하여 플라스틱과 유리로 크기가 20mm×20mm인 소자를 제작한다.

 

  Related Papers

  1. 김성진, 김은미, 김원재, 박세광, 장준근, 양상식, 김진승, 광을 이용한 초소형 흐름 세포 분석기의 제작, 한국센서학회 종합학술대회논문집, 제11권, 제1호, 89-92, 2000.11.
  2. 최은수, 김근영, 박태규, 양상식, “Micro-FACS용 미세 유체 소자의 제작 및 전기삼투 구동 시험," 2001년도 대한전기학회 전기물성응용부문회 추계학술대회 논문집, 대한전기학회, C, pp.69-71, 2001.11.
  3. 최은수, 정대중, 심원철, 양상식, "전기 삼투를 이용한 미세 유체 소자에서의 유량 제어 기술 개발," 2002년도 대한전기학회 하계학술대회 논문집, 대한전기학회, C, pp. 1991-1993, 2002. 7.
  4. E. S. Choi, S. S. Yang, "Surface Modification of the Poly(dimethylsiloxane) for Electroosmotic Flow Using 2-Hydroxyethyle Methacrylate," The 14th Molecular Electronics & Devices (ME&D) Symposium, P-79, Seoul, Korea, 2003. 3.


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