펄스자기장이 협착이 있는 미세혈관에서의 혈류유동에 미치는 영향 = Effects of a Pulsed Magnetic Field on the Blood Flow in a Micro-Channel with Stenosis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to fabricate a micro-channel with 33% stenosis and a diameter of 15 m by using the micro-electro mechanical systems (MEMS) process and polydimethysiloxane (PDMS) and to elucidate the correlation between the blood-flow characteristics and the pulsed magnetic field (PMF) strength and the hematocrit concentration (Ht)%. For Ht from 5% to 45% in blood, the mobility of red blood cell (RBC) increased from 57 to 106% for 1000 G, as well as for 2700 G, compared with the absence of a PMF stimulus. In the micro-channel before and after stenosis, the mobility of the RBC also increased by 40%. Our results suggest that the instantaneous flux change due to the PMF influences the negative charge of the RBC membrane, thereby releasing an aggregation and rouleaux of RBC by increasing the zeta potential, thus contributing to the increased mobility of the RBC. Therefore, these results suggest the possibility of being a PMF as a non-invasive treatment for preventing vascular diseases and for treating blood circulation disorders caused by microvascular narrowing due to stenosis.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 MEMS 공정과 PDMS를 이용하여 직경이 15 m인 33% 협착률을 갖는 미세채널을제작하여, 자기장의 세기변화와 Ht% 변화에 따른 혈류의 유동특성에 대한 상관관계를 밝히고자 한다.
혈장과 PBS를 이용하여 헤마토크릿(Ht)을 5%에서 45%까지 증가시킨 혈액에 펄스자기장의 세기에 따른미세채널 내에서의 적혈구 이동속도 변화를 관찰하였다. 2700 G뿐만 아니라 1000 G 세기에서도 자기장자극이 없을 경우에 비해 57–106% 이상 증가한 것으로 확인하였다. 또한 협착 전후에서 관측된 적혈구의이동속도도 40%정도 증가한 결과를 보여주었다. 이는 펄스자기장의 매우 짧은 펄스 transition time으로인한 순간적인 자속변화율이 적혈구막의 음전하에 영향을 주어 zeta potential이 증가하여 적혈구의 응집및 연전현상을 풀어주고 적혈구 이동속도 증가에 기여를 하는 것으로 판단된다. 그러므로 펄스자기장은혈액순환장애뿐만 아니라 미세혈관 관련 질병 예방에 비침습적인 치료법으로 활용될 가능성을 제시한다.

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