Update2025.05.08 (목)
초소형 부품 및 바이오 셀
조작용 마이크로 그리퍼 기술
■ 기술의 개요
마이크로 그리퍼는 MEMS기술을 이용하여 정밀 제조 및 바이오의료 산업에서 초소형 부품들을 고정밀 조립 및 위치 제어하거나, 수십 마이크로미터 정도의 세포 및 미생물들을 정밀 조작할 수 있는 기구다.
마이크로 그리퍼는 구동 방식에 따라 열(Thermal), 정전(Electrostatics), 압전(Piezoelectric), 공압(Pneumatic), 혼합(Hybrid)로 구분된다.
전자부품연구원의 초소형 부품 및 바이오 셀 조작용 마이크로 그리퍼 기술은 정전과 압전에 의한 혼합방식을 활용하며 그리퍼의 제조, 그립기능 향상 및 구조, 유체 및 공기압의 활용 등에 대한 기술을 제공한다.
■ 기술의 현황
○ 압전 구동 마이크로 그리퍼 (Model Ⅰ) : Si/glass 양극 접합 공정을 이용하여 제조된 pneumatic line를 갖는 압전 구동 마이크로 그리퍼. Type 3의 경우 Si 두께 300 ㎛, beam 폭 200 ㎛, pneumatic line 선폭 80 ㎛, 높이 10, 20 또는 40㎛, glass 두께 200 ㎛, jaw간 거리 300 ㎛이다.
-MEMS 기술을 이용하여 초정밀 소형 그리퍼 구조물을 제조하고 정밀 구동기 제어 및 그리퍼의 finger tip까지 pneumatic line을 통해 유체가 공급될 수 있도록 되어 있어, 공기 또는 액체 속에서 그리핑되어 있던 초소형의 미세 구조물 및 미생물 등이 정전기력을 극복하여 용이하게 분리될 수 있도록 조작할 수 있는 기술이다.
○압전 구동 마이크로 그리퍼 (Model Ⅱ) : 수평 변위 구동기(250)를 동작하여 Si 및 금속 등의 지지대(161)를 통해 집게(151,152)의 끝을 증폭된 수직 변위로 변환하는 것을 특징으로 하는 마이크로 압전 구동 그리퍼
- 수평하게 변위가 발생하는 압전 구동기를 MEMS 기술을 이용하여 경사 밴딩 구조물로 이루어진 그리퍼 구조물과 결합함으로써 그리퍼의 끝부분이 수직방향으로 변위를 가능하게 하여 수십에서 수백 마이크로미터까지의 세포 등 미세구조물 등을 파지할 수 있는 대변위를 갖는 것을 특징하는 기술
■ 기술 구현수준
-TEST
■ 기술의 장점 (경쟁기술과의 차별성)
○ (Model Ⅰ) 마이크로 그리퍼에서 마이크로 부품 그리핑 시 발생될 수 있는 Stiction 현상 억제
- 마이크로 그리퍼 조에 Air Blow Chanel, 유체 이동관을 삽입하여 그립부에 남는 Stiction 현상 억제
○ (Model Ⅱ) 압전 구동기의 변위 증폭을 활용한 대변위 마이크로 그리퍼
- 압전 구동기와 MEMS 가공 구조물을 결합한 대변위 마이크로 그리퍼
■ 활용범위 및 응용분야
○ 소형 정밀 부품 조립 및 위치 제어 등과 관련한 전반에 활용 가능
○ 바이오 및 의료 분야에서 미생물 및 임상 실험 등에 활용 가능
■ 시장동향 및 전망
○ 초소형 머니퓰레이터 및 머니퓰레이터 장착 응용기기, 로봇 기술 개발 등 정밀 소형화 산업 등과 연계된 시장이 형성되고 있음
○ 미국 시장조사기관 아이서플라이에 따르면, 2010년 세계 MEMS 시장규모는 약 50억달러로 추정되며, 의료나 에너지 분야 등에서 수요가 늘면서 2014년에는 80억달러까지 확대될 전망
○ 현재 국내는 마이크로 가공산업관련 첨단기술이 부족하기 때문에 대부분의 제품을 해외 수입에 의존하고 있으나, 본 기술을 통해 수입대체 효과 발생 기대
○ 마이크로 가공산업 및 시장은 정보통신 분야, 자동차, 바이오, 인더스트리얼, 의료 등 다양한 분야로 확산되고 있는 만큼 다양한 사업기회 발굴이 가능
■ 지식재산권 현황 및 기술이전내용
