Journal of the Microelectronics and Packaging Society (마이크로전자및패키징학회지)

The Korean Microelectronics and Packaging Society (한국마이크로전자및패키징학회)
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Design of Fluorescence Multi-cancer Diagnostic Sensor Platform based on Microfluidics

미세 유체 기반의 형광 다중 암 진단 센서 플랫폼 설계

  • Lee, B.K. (Department of Opto-Mechatronics Engineering, Pusan National University) ;
  • Khaliq, A. (Department of Cogno-Mechatronics Engineering, Pusan National University) ;
  • Jeong, M.Y. (Department of Opto-Mechatronics Engineering, Pusan National University)
  • 이병권 (부산대학교 광메카트로닉스공학과) ;
  • 칼리크 아민 (부산대학교 인지메카트로닉스공학과) ;
  • 정명영 (부산대학교 광메카트로닉스공학과)
  • Received : 2022.12.19
  • Accepted : 2022.12.30
  • Published : 2022.12.30
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Abstract

There is a major interest in diagnostic technology for multiple cancers worldwide. In order to reduce the difficulty of cancer diagnosis, a liquid biopsy technology based on a microfluidic device using trace amounts of biofluids such as blood is being studied. And optical biosensing, which measures the concentration of analytes through fluorescence imaging using biofluids, requires various strategies to improve sensitivity, and specialists and equipment are needed to carry out these strategies. This leads to an increase in diagnostic and production costs, and it is necessary to develop a technology to solve this problem. In this paper, we design and propose a fluorescent multi-cancer diagnostic sensing platform structure that implements passive self-separation technology and molecular recognition activation functions by fluid mixing, only with the geometry and microfluidic phenomena of microchannels based on self-driven flow by capillary force. In order to check the parameters affecting the performance of the plasma separation part of the designed sensor, the hydrodynamic diameter of the channel and the viscosity of the fluid were set as variables to confirm the formation of plasma separation flow through simulation. And finally, we propose an optimal sensor platform structure.

다중 암의 동시 진단 기술에 대한 관심이 전 세계적으로 증가하는 추세이며, 진단 난이도를 낮추기 위해 혈액과 같은 미량의 바이오 유체를 이용하여 질병을 진단하는 미세 유체 소자 기반의 액체 생검 기술이 연구되고 있다. 바이오 유체를 이용하여 형광 영상 등을 통해 분석물질의 농도를 측정하는 광학적 바이오 센싱에 있어 민감도를 향상시키기 위한 기술개발이 필요하다. 본 논문에서는 모세관력에 의한 자가구동 기반의 마이크로 채널의 기하학적 구조와 미세 유체 현상만으로 수동적 자기 혈장 분리 기술과 유체 혼합을 통한 분자 인식 활성화 기능을 구현하는 형광 다중 암 진단 센서 플랫폼 구조를 제안하고 설계하였다. 설계된 센서의 혈장 분리부의 성능에 영향을 미치는 파라미터를 확인하기 위해 채널의 수력학적 직경과 종횡비, 유체의 점도를 변수로 설정하여 딘 와류 형성 여부를 시뮬레이션을 통해 확인하였고 최적의 센서 플랫폼 구조를 제시하였다.

Keywords

Acknowledgement

본 과제(결과물)는 교육부와 한국연구재단의 재원으로 지원을 받아 수행된 3단계 산학연협력 선도대학육성사업(LINC3.0, PNUERP202212930001)의 연구 결과입니다.

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