The lab-on-a-chip technology covers the design and development of bio-tools for drug discovery, diagnostics, and tissue engineering. This technology targets to integrate these devices on a minimum scale with low cost. We are here concerned with the manipulating cell for medical applications such as cell culture, cell therapy and diagnostics. For these purposes, a variety of cell manipulation methods are proposed and developed over the past decade. But, this technique requires a bulk and expensive equipment.
The work here is of a dielectrophoresis(DEP) based single cell trapping on-chip system aiming at analyzing the cell’s electrical properties. For suspended particles in water, the dielectric constant is less than the dielectric constant of water. Consequently, the particles are repelled from regions of high electric field intensities. This phenomenon is called negative DEP. The proposed architecture concentrates to generate DEP force on single chip. The system using CMOS technologies for DEP systems can take several advantages of CMOS technologies in terms of size and cost. To create an electric field, the system consists of signal generator and patterned electrode arrays. The electrode arrays are patterned with particular shapes into glass substrate and CMOS IC to generate the negative DEP force. To create higher electric field, the opening layer of the CMOS process is used. The finite element software COMSOL Multiphysics has been used to perform the numerical simulation. The proposed system has been tested with red blood cells. Generating negative DEP force on glass substrate is successfully verified and electric field on the CMOS IC is also verified.
lab-on-a-chip 을 통한 연구는 약품의 발견, 진단 및 조직 세포를 이용한 공학에 필요한 장비의 개발을 다루고 있다. 이러한 기술은 최소한의 크기와 낮은 가격으로 필요한 장비를 집적화하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 논문에서는 세포의 배양, 치료 및 진단과 같은 의학적 적용을 위한 세포의 조작을 다루고 있다. 이러한 목적으로 다양한 방식의 세포의 조작 방식이 연구되어 왔으나, 이러한 기술들은 대체적으로 크고 값비싼 장비를 필요로 한다는 단점이 있다.
본 논문에서는 세포의 전기적인 특징을 분석하기 위하여 유전영동(DEP)를 기반으로 한 단일 세포의 포획을 다루고 있다. 부유입자의 경우 유전체의 유전율과 매체의 유전 차이에 따라 불 균일한 전계속에서 힘을 받게 되는데 이러한 현상을 유전영동이라 한다. 제안된 구조에서는 CMOS로 제작한 단일 Chip 위에서 유전영동을 발생시키고자 하였다. CMOS를 이용하여 유전영동 시스템을 구성할 경우 가격과 크기의 이점을 얻을 수 있다. 유전영동을 위하여 특정한 모양의 전극을 제안하였으며 이러한 구조는 사람의 적혈구 세포를 통하여 검증하였다.
