배양 속도를 향상시킨 바이오 셀 솔레노이드 시스템
Electromagnetic Bio-cell Solenoid System with Cellular Proliferation
0
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
현재 IT 기술과 접목하여 자기에너지를 전기에너지로 변환하거나, 전기저항이 0인 초전도 마그네틱에 전류를 흘러 자기에너지를 저장하는 것과 같은 자기에너지를 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 의학계에서는 암 치료 목적으로 바이오 셀에 세포를 배양할 때 자기에너지를 활용하고 있다. 그런데 현재 바이오 셀에 세포를 배양하는 데에는 많은 시간과 비용이 소모되고 있는 실정이다. 그래서 본 논문에서는 자기에너지가 바이오 셀에 미치는 영향을 최적화하여 세포를 배양하는 시간을 단축시켜 비용과 시간을 절감할 수 있는 자기 바이오 셀 솔레노이드 시스템을 제시하고 자기장 투여 환경을 설계한 후 FEMM을 이용하여 그 성능을 분석했다.자궁경부암인 Hera셀, 위암인 AGS, 단백질 과발현을 위한 HEK293 셀을 실험에 사용하여 각 바이오셀에 대해 자기장 에너지가 미치는 세포 성장률에 대한 결과값 보여주었다. 그 결과 Hera셀과 HEK293셀이 40G에서 가장 높은 성장률을 보여주었다. 이 분석을 통해 제안된 자기 바이오 셀 솔레노이드 시스템이 바이오 셀의 성장 과정을 모니터링 할 수 있고 배양하는 시간이 단축된 최적의 시스템임을 보여준다. 그리고 제시된 자기 바이오 셀 솔레노이드 시스템은 각종 바이오 셀에 적합한 배양 자기에너지 양을 추정하는데 사용할 수 있고 또한, 자기 테라피 분야의 실험을 위한 응용도 가능하다.
Abstract
Currently, IT technology is used to convert magnetic energy into electric energy or Researches using magnetic energy such as storing the magnetic energy by flowing a current to a superconducting magnet having an electric resistance of 0 are being actively carried out. Particularly in the medical field, magnetic energy is used to cultivate cells in a biocell for the purpose of cancer treatment. However, it takes a lot of time and cost to cultivate cells in a bio cell. In this paper, we propose a self - biosensor solenoid system that can save time and cost by optimizing the effect of magnetic energy on the biocell and After designing the magnetic field administration environment, the performance is analyzed using FEMM. HER cells for cervical cancer, AGS for stomach cancer, and HEK293 cells for protein overexpression were used for the experiments, and the results of the cell growth rates of the magnetic energy for each bio cell were shown.As a result, Hera cells and HEK293 cells showed the highest growth rates at 40G. Through this analysis, the proposed self-biocell solenoid system can monitor the growth process of the biocell And the time required for culturing is shortened. The proposed magnetic biosensor solenoid system can be used to estimate the amount of magnetic energy to be applied to various biocells. In addition, it is possible to apply it to experiments in the field of magnetic therapy.
참고문헌 (15)
- E. M. Taylor, "Pulsed electromagnetic fields dosing impacts postoperative pain in breast reduction patients", journal of surgical research, 193(1), pp.504~510 (2015)
- M. S. Markov, "Expanding use of pulsed electromagnetic field therapies", Electromagnetic biology and medicine, 26(3), pp.257~274 (2007)
- D. E. Bordelon, "Modified solenoid coil that efficiently produces high amplitude AC magnetic fields with enhanced uniformity for biomedical applications", IEEE transactions on mag, 48(1), pp.47~52 (2012)
- Y. Cheng, "Modeling, and optimization of mm-sized solenoid coils for biomedical implants", Biomedical Circuits and Systems Conference, pp.324~327 (2016)
- Study of the Time-Of-Flight detector for nuclear fragmentation experiment FOOT in particle terapy, "Bertazzoni", ~ (2017)
- M. N. Sadiku, "Elements of electromagnetics" (2014), Oxford university press
- I. Singh, "Analysis of magnetic field of air cored solenoid using Femm", MIT International Journal of Electrical and Instrumentation Engineering, 2(1), pp.37~40 (2012)
- K. B. Baltzis, "On the usage and potential applications of The finite element method magnetics (femm) Package in the teaching of electromagnetics In higher education", Physics, Chemistry and Biology education, ~ (2007)
- G. Lemarquand, "Magnetic field created by thin wall solenoids and axially magnetized cylindrical permanent magnets", Progress In Electromagnetics Research Symposium 2009Moscow, pp.614~ (2009)
- H. Mahawar, "A solenoidal basis method for efficient inductance extraction", Proceedings of the 39th annual Design Automation Conference, pp.751~756 (2008), ACM
- C. Yang, "Ferrite-integrated on-chip RF solenoid inductor", Sensors, 2008 IEEE, pp.1040~1043 (2008)
- A. Cordes, "Development of a device for measuring the sensitivity area of coil arrays for magnetic induction measurements", Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC, 2011Annual International Conference of the IEEE, pp.4959~4962 (2011)
- "MatLab" (2018)[URL]
- "FEMM" (2018)[URL]
- "Finite Element Method Magnetics" (2018)[URL]