We present a novel cell deformability monitoring chip based on the digitally measured cell lysis rate which is dependent on the areal strain of the cell membrane. This method offers simple cell deformability monitoring by automated high-throughput testing system. We suggest the filter design considering the areal strain imposed on the cell membrane passing through the filter array having gradually increased orifice length. In the experiment using erythrocytes, we characterized the cell deformability in terms of average fracture areal strain which was $0.24{\pm}0.014\;and\;0.21{\pm}0.002$ for normal and chemically treated erythrocytes, respectively. We also verified that the areal strain of 0.15 effectively discriminates the deformability difference of normal and chemically treated erythrocytes, which can be applied to the clinical situation. We compared the lysis rates and their difference for the samples from different donors and found that the present chips can be commonly used without any calibration process. The experimental results demonstrate the simple structure and high performance of the present cell deformability monitoring chips, applicable to simple and cost-effective cell aging process monitoring.
Background: Reduced deformability of red blood cells (RBCs) may play an important role on the pathogenesis of chronic vascular complications of diabetes mellitus. However, available techniques for measuring RBC deformability often require washing process after each measurement, which is not optimal for dayto-day clinical use at point of care. The objectives of the present study are to develop a device and to delineate the correlation of impaired RBC deformability with diabetic nephropathy. Methods: We developed a disposable ektacytometry to measure RBC deformability, which adopted a laser diffraction technique and slit rheometry. The essential features of this design are its simplicity (ease of operation and no moving parts) and a disposable element which is in contact with the blood sample. We studied adult diabetic patients divided into three groups according to diabetic complications. Group I comprised 57 diabetic patients with normal renal function. Group II comprised 26 diabetic patients with chronic renal failure (CRF). Group III consisted of 30 diabetic subjects with end-stage renal disease (ESRD) on hemo-dialysis. According to the renal function for the diabetic groups, matched non-diabetic groups were served as control. Results: We found substantially impaired red blood cell deformability in those with normal renal function (group I) compared to non-diabetic control (P = 0.0005). As renal function decreases, an increased impairment in RBC deformability was found. Diabetic patients with chronic renal failure (group II) when compared to non-diabetic controls (CRF) had an apparently greater impairment in RBC deformability (P = 0.07). The non-diabetic cohort (CRF), on the other hand, manifested significant impairment in red blood cell deformability compared to healthy: control (P = 0.0001). Conclusions: The newly developed slit ektacytometer can measure the RBC deformability with ease and accuracy. In addition, progressive impairment in cell deformability is associated with renal function loss in all patients regardless of the presence or absence of diabetes. In diabetic patients, early impairment in RBC deformability appears in patients with normal renal function.
International Journal of Vascular Biomedical Engineering
/
제4권2호
/
pp.7-12
/
2006
The present study investigated the effects of the osmotic environment on the rheological properties of erythrocytes and their suspensions. In an iso-osmotic medium, erythrocytes forming a biconcave discocyte under resting conditions, exhibited high deformability. In a low-osmotic medium, the deformability of erythrocytes, which swelled and exhibited a spherical shape, significantly decreased at a high shear stress and the high-shear viscosity of the cell suspension was slightly higher than that of normal blood. Hyper-osmotic stress, however, which caused to form echinocytes, decreased cell deformability but exhibited smaller viscosity in low shear rates than iso-osmotic blood viscosity. These results showed a close relation with the aggregability measurements, in that hypertonic blood showed lower aggregability than the hypotonic and isotonic RBC suspensions. These findings indicate that the physicochemical environment has a strong influence on the rheological properties of the erythrocyte and its suspensions.
In cardiovascular disease the flow adaptation of erythrocytes can be affected by reduced shear stresses and metabolic influences on red cell fluidity as a consequence of tissue hypoxia. In addition there are indications that risk factors of cardiovascular diseases are able to decrease the intrinsic red cell deformability. Erythrocyte deformability was studied by the filtration technique of Reid et al. to investigate the relationship between blood pressure chances and erythrocyte deformability. In this experiment normotensive rats, spontaneously and DOCA-salt treated hypertensive rats were used. Erythrocyte deformability was significantly reduced by blood pressure elevation in hypertensive rats but was not fully recovered by normalization of blood pressure after antihypertensive drug treatment. Therefore other factors than blood pressure may be involved in erythrocyte deformability reduction during blood pressure elevation.
Journal of the Korean Association of Oral and Maxillofacial Surgeons
/
제30권3호
/
pp.181-185
/
2004
Malignant tumor have hypoxic cell fraction, which makes radio-resistant and hypoxia in tumor is a result from the blood flow decrease caused by increase in blood flow resistance. Blood viscosity increase is major factor of increased blood flow resistance and it could be attributed to the decrease in blood deformability index. For the evaluation of the change of blood viscosity and blood deformability in oral squamous cell carcinoma, we perform the test of the change of those factors between the normal control group and oral squamous cell carcinoma cell patient group. Relative viscosity measured against distilled water was $5.25{\pm}0.14$ for normal control group, and $5.78{\pm}0.26$ for the SCC patient group and there was statistical significance between the groups. However, there was no significant difference between the groups in blood viscosity between the groups by tumor size (T1+T2 vs T3+T4). Also, there was no significant difference between the normal control group and SCC patient group in blood deformability index and between the groups by tumor size (T1+T2 vs T3+T4). Increase in blood viscosity was confirmed with this study and it can be postulated that modification blood viscosity might contribute to decrease of hypoxia fraction in oral squamous cell carcinoma, thus improve the effect of radiotherapy and it can be assumed that the main factor of blood viscosity increase is not decrease of blood deformability in oral squamous cell carcinoma.
RBC (red blood cell) deformability is one of factors inducing blood shear thinning effect. Reduction of RBC deformability increases blood viscosity in high shear region. In this study, 3D printed chip with proper distribution of wall shear rate (WSR) was proposed to measure RBC deformability of blood samples. To fabricate 3D printed chip, the design of 3D printed chip determined through numerical simulation was modified based on the resolution of the 3D printer. For the estimation of pressure drop in the 3D printed chip, two bypass outlets with low and high WSR are exposed to atmospheric pressure through the needles. By positioning the outlet of needles in the gravity direction, the formation of droplets at bypass outlets can be captured by smartphone. Through image processing and fast Fourier transform (FFT) analysis, the frequency of droplet formation was analyzed. Since the frequency of droplet formation is related with the pressure at bypass, high pressure drop caused by reduction of RBC deformability can be estimated by monitoring the formation of blood droplets using the smartphone.
Lee, Sung Sik;Ahn, Kyung Hyun;Lee, Seung Jong;Sun, Kyung;Goedhart, Petrus T.;Hardeman, Max. R.
Korea-Australia Rheology Journal
/
제16권3호
/
pp.141-146
/
2004
Shear-induced damage of Red Blood Cell (RBC) is an imminent problem to be solved for the practical application of artificial organs in extra corporeal circulation, as it often happens and affects physiological homeostasis of a patient. To design and operate artificial organs in a safe mode, many investigations have been set up to correlate shear and shear-induced cell damage. Most studies were focused on hemolysis i.e. the extreme case, however, it is important as well to obtain a clear understanding of pre-hemolytic mechanical damage. In this study, the change in deformability of RBC was measured by ektacytometry to investigate the damage of RBC caused by shear. To a small magnitude of pre-shear, there is little difference, but to a large magnitude of pre-shear, cell damage occurs and the effect of shear becomes significant depending on both the magnitude and imposed time of shearing. The threshold stress for cell damage was found to be approximately 30 Pa, which is much less than the threshold of mechanical hemolysis but is large enough to occur in vitro as in the extra corporeal circulation during open-heart surgery or artificial heart. In conclusion, it was found and suggested that the decrease of deformability can be used as an early indication of cell damage, in contrast to measuring plasma hemoglobin. As cell damage always occurs during flow in artificial organs, the results as well as the approach adopted here will be helpful in the design and operation of artificial organs.
International Journal of Vascular Biomedical Engineering
/
제4권1호
/
pp.17-26
/
2006
Diabetes mellitus (DM) is a metabolic disorder, characterized by varying or persistent hyperglycemia, which induces several changes in the erythrocyte membrane and its cytoplasm, leading to alteration in the deformability. Techniques applied to measure this are based on filtration of erythrocyte suspension through a membrane and to obtain diffraction pattern under sheared conditions. Ektacytometry requiring less quantity of blood with disposable flow chamber used to measure the deformability of erythrocytes obtained from patients with diabetes and also associated with nephropathy and retinopathy. A decreasing trend of deformability in these patients is observed. The shape parameter form factor, as determined by image processing procedure, increases with the increased of blood glucose levels and shows a pattern similar to filtration time of erythrocyte suspensions through cellulose membranes. Further work is suggested to detect micro-level changes in cell membrane in diabetic patients
The suspension of hardened red blood cells (RBCs) differs from the suspension of normal RBCs with respect to their rheological behavior. The deformability of normal and hardened RBCs (obtained by heating blood at $49^{\circ}C$ or by incubating RBCs in a solution of hydrogen peroxide) was measured with a slit diffractometer and RBC suspension viscosity was measured with a rotational viscometer. The peroxide-treated RBCs showed a significant decrease of the deformability and their suspension viscosity increased over a range of shear rates. The suspension viscosity of the heated RBCs, however, where the deformability is even lower than that of the peroxide-treated RBCs, was slightly higher than that of the normal RBC suspension in the high shear rates. The present study found that not all rigid cells cause an increase of blood viscosity at high shear rate, and therefore that decreased membrane deformability is not predictive of high-shear blood viscosity.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.