https://scholar.dgist.ac.kr/handle/20.500.11750/29 2026-04-04T16:06:29Z 2026-04-04T16:06:29Z Chanhee Lee https://scholar.dgist.ac.kr/handle/20.500.11750/59850 2026-01-23T02:03:39Z 2024-12-31T15:00:00Z

Title: Integrated Cell Isolation System Utilizing Micro-magnetophoretic Circuit and Microfluidic Channel Technologies Author(s): Chanhee Lee Abstract: This study introduces a micro-magnetophoretic platform that integrates a multilayer Ni80Fe20 thin film circuit with a PDMS microfluidic channel to achieve one-step isolation of rare, especially magnetically labeled cells. A four-layered Ta/NiFe/Ta/NiFe stack was designed to amplify the out-of-plane magnetic force while preserving in-plane domain mobility, yielding a 2.5-fold increase in the z-direction force relative to a single 100 nm NiFe film. A size-selective triangular isolation pattern, whose performance can be tuned either by notch width or by uniform geometric scaling, was connected into a circuit capable of separating beads and bead-cell conjugates, by diameter under a rotating field of 10-17 mT at 0.5-1 Hz. The hydrodynamic analysis confirmed that, within the 150 µm-high channel and at flow rates of 5-30 µL/min (Re≈0.03), Stokes drag (≈4 pN for a 10 µm cell) is negligible compared with the calculated magnetic forces (≈100 pN in-plane, >nN out-of-plane). Alignment of the flow direction with the magnetophoretic pattern axis was shown to minimize phase lag and prevent bead detachment from patterns. The performance was measured by two types of separation experiments using mixed populations of 4.5 µm and 8 µm beads, as well as MCF-7 cells spiked at 10,000:1,000,000 cells ratio into THP-1 cells. This demonstrated selective trapping and subsequent release of cells with high purity and exclusion rate. The results establish the micro-magnetophoretic-microfluidic hybrid as a compact, reproducible, and potentially scalable alternative to multi-step enrichment workflows in liquid biopsy applications.|본 논문은 다층 Ni80Fe20 연자성 박막으로 이루어진 미세자기영동 회로와, PDMS 미세유체 채널을 통합한 미세자기영동-미세유체 통합 플랫폼을 제안하며, 이를 통해 매우 희소하게 존재하는 세포를 자성표지를 통하여 단일 단계로 분리한다. Ta/NiFe/Ta/NiFe 4중층 적층구조를 설계하여 평면 내 자구(磁區) 이동성을 유지하면서도 수직방향의 자기포텐셜 구배를 증폭함으로써, 단일 100 nm NiFe 박막 대비 약 2.5배 높은 수직방향의 자기력을 구현하였다. 노치 폭 조절과 기하학적 축척 조절을 통하여 마이크로 자성 비드의 선택성을 조절할 수 있는 삼각형 격리 패턴을 자기영동 회로 형태로 연결함으로써, 10-17 mT 및 0.5-1 Hz의 회전 자기장 내에서 자성 비드 및 자성 비드-세포 복합체를 직경별로 분리할 수 있도록 구현하였다. 150 µm 높이의 미세유체 채널, 5-30 µL/min 유량(레이놀즈 수 ≈ 0.03) 조건에서 유체의 스토크스 저항력(10 µm 직경의 세포 기준 ≈ 4 pN)은 계산된 자기력(평면 내 ≈ 100 pN, 수직방향 >nN)에 비해 무시 가능한 수준임을 유체역학적 분석으로 확인하였다. 유체의 유동방향을 자기영동 회로의 패턴 축과 정렬하여 위상지연을 최소화하고 자기영동 패턴으로부터의 입자 이탈을 최소화하였다. 제작된 플랫폼의 성능평가는 두 종류의 실험으로 진행되었으며, 하나는 4.5 µm 및 8 µm 직경을 갖는 자성 비드의 혼합물을 대상으로, 또 하나는 MCF-7:THP-1 = 10,000:1,000,000 비율로 스파이크(혼합)한 세포 혼합물 시료를 대상으로 수행하였다. 해당 분리 실험에서, 높은 순도와 제거율로 자성 비드 및 세포 혼합물의 선택적 포획 및 방출이 이루어짐을 입증하였다. 본 결과는 제안된 미세자기영동-미세유체 통합 플랫폼이 액체생검 분야의 기존 다단계 세포 농축공정을 대체할 수 있는 소형, 재현성, 확장성을 가진 플랫폼임을 보여준다. Description: Magnetophoresis, Microfluidics, Single-cell, Cell isolation

2024-12-31T15:00:00Z Jihwan Lee https://scholar.dgist.ac.kr/handle/20.500.11750/59849 2026-01-23T02:03:36Z 2024-12-31T15:00:00Z

Title: Study of exciton-polaritons in CsPbBr3 annular microcavities Author(s): Jihwan Lee Description: Exciton-polaritons, Perovskite, Microcavities.

2024-12-31T15:00:00Z Seongha Kim https://scholar.dgist.ac.kr/handle/20.500.11750/59848 2026-01-23T02:03:32Z 2024-12-31T15:00:00Z

Title: Earth-Abundant Transition Metal-Catalyzed Regioselective Hydrosilylation of Allenes Author(s): Seongha Kim Description: Allene, Protosilylation, Hydrosilylation, Allylsilanes, Cu-catalyst, Ni-catalyst, On-water

2024-12-31T15:00:00Z Hanyong Kim https://scholar.dgist.ac.kr/handle/20.500.11750/59847 2026-01-23T02:03:28Z 2024-12-31T15:00:00Z

Title: Multi-Domain Analysis of Pressure Pulse Wave for Cardiovascular Digital Biomarker Author(s): Hanyong Kim Abstract: Pressure pulse wave (PPW) analysis has emerged as a promising non-invasive approach for evaluating vascular health and physiological conditions. This study investigates and compares multiple PPW signal processing techniques—including time-domain, frequency-domain (FFT), and time-frequency domain methods such as Continuous Wavelet Transform (CWT) and Hilbert-Huang Transform (HHT)—to assess their effectiveness in extracting physiologically meaningful features from real human pulse wave data. PPW signals were measured from the left and right radial arteries and filtered with a 0.5–20 Hz bandpass filter to remove respiratory and instrumental noise. Time-domain analysis employed averaged pulse waveforms to extract morphological features. For HHT analysis, the averaged waveform was concatenated to form a continuous and stable signal for time-frequency decomposition. In contrast, FFT and CWT analyses were performed directly on the filtered original signals without averaging. Each method was evaluated based on its ability to capture waveform morphology, frequency content, and transient or non-stationary characteristics. Time-domain analysis allowed intuitive interpretation of waveform shape, while FFT revealed dominant spectral components. CWT and HHT demonstrated superior sensitivity in detecting subtle, localized fluctuations potentially related to physiological changes. Due to the in vivo nature of the data, control over physiological parameters such as vascular length, wall thickness, and subject health condition was limited. This study highlights the need for future simulation-based experiments under controlled conditions and provides a multi-method analytical framework that supports the potential of PPW features as digital biomarkers in precision medicine. |본 연구는 Pressure Pulse Wave(PPW)를 중심으로 생체신호 분석 기술의 발전 가능성을 모색하고, 이를 진단 지표로 활용하기 위한 기반을 마련하고자 수행되었다. 본 연구는 이론적 고찰, 분석 기법 비교, 실제 데이터 적용 및 결과 해석, 그리고 향후 방향성 제시에 이르기까지, 전반적인 체계를 통해 맥파 분석의 기술적·의학적 응용 가능성을 평가하였다. 먼저 서론과 선행연구 고찰에서는 맥파의 생리학적 기초와 임상적 의미를 정리하고, 시간 도메인 분석에서 시작하여 주파수 도메인 분석(FFT), 그리고 최근 각광받는 시간-주파수 복합 분석(CWT, HHT)까지 기술 발전의 흐름을 정리하였다. 특히 Continuous Wavelet Transform(CWT)과 Hilbert-Huang Transform(HHT)은 비정상 신호 분석에 적합하다는 점에서 Pressure Pulse Wave(PPW)처럼 동적이고 복잡한 생체신호에 중요한 분석 도구로 주목받고 있음을 확인하였다. 이후 본 연구에서는 각 분석 기법을 실제 측정된 생체 맥파 신호에 적용하고, 시간적 해석력, 주파수 감도, 국소 변화 감지력 등 다양한 측면에서의 성능을 비교하였다. 그 결과, 시간 도메인 분석은 단순하고 직관적인 형태 분석에 유리했으며, 주파수 분석은 Pressure Pulse Wave(PPW)의 진동 특성과 주파수 대역을 정량화 하는 데 효과적이었다. 반면, CWT 와 HHT 는 시간에 따른 세밀한 주파수 변화를 포착할 수 있어, 병리적 변화 감지와 같은 고차원적 분석에 적합함을 보였다. 이러한 결과는 각 기법이 특정 목적과 조건에 따라 상호보완적으로 활용될 수 있음을 시사한다. 그러나 본 연구는 실제 인체를 대상으로 수집된 데이터를 기반으로 하였기 때문에, 개별 대상자의 건강 상태나 해부학적 차이(예: 혈관의 길이, 두께 등), 혈류 역학적 조건 등 다양한 생리학적 파라미터를 통제하기 어려웠다는 제한점이 있다. 이는 분석의 정밀도와 결과 해석의 일관성을 저해할 수 있는 요소로 작용할 수 있다. 향후에는 인체 특성을 모사할 수 있는 맥파 시뮬레이터를 기반으로, 다양한 파라미터를 체계적으로 조절하면서 보다 통제된 환경에서 정량적 실험을 수행할 필요가 있다. 또한, 분석 기법 자체 역시 아직은 초기 단계이며, 이를 통해 도출된 다양한 수치적 지표에 대한 생리학적 해석은 아직 제한적이다. 향후에는 이들 지표를 단순한 신호 특성으로서가 아니라, 특정 질환의 발생 위험, 건강 상태 평가 등에 활용 가능한 디지털 바이오마커(digital biomarker)로 발전시키는 연구가 필요하다. 이는 정밀의료와 개인 맞춤형 헬스케어 분야에서 맥파 분석 기술의 실질적 응용 가치를 높이는 데 핵심적인 역할을 할 수 있을 것이다. 결론적으로 본 논문은 다양한 맥파 분석 기법을 실험적으로 비교하고, 이를 통해 생체신호 분석의 확장 가능성과 기술적 난제들을 함께 조명하였다는 점에서 의의를 가진다. 향후 보다 정교한 분석 알고리즘, 정량화된 파라미터 해석, 시뮬레이터, 시뮬레이션 기반의 실험 설계가 결합된다면, Pressure Pulse Wave(PPW)는 질환 진단 및 건강 모니터링을 위한 유의미한 지표로 자리매김할 수 있을 것이다. Description: Pressure Pulse Wave (PPW), Time-Frequency Analysis (FFT), Continuous Wavelet Transform (CWT), Hilbert-Huang Transform (HHT), Biomedical Signal Analysis, Digital Biomarker

2024-12-31T15:00:00Z