KR101538862B1 - 자기력으로 구동되는 이송 디바이스, 이를 포함하는 미소물체 제어시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자기력으로 구동되는 이송 디바이스, 이를 포함하는 미소물체 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 구체적으로 외부의 자기력자기력여 이동하는 추진부; 및 미소물체를 견인하는 포획수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 자기력에 의하여 진동하는 포획수단을 이용하여 미소물체 또는 생화학적 미소물체를 이동시키거나 위치를 제어함으로써 제어되는 미소물체 또는 생화학적 미소물체와의 직접적인 접촉을 피하여 접촉에 따른 손상을 방지할 수 있다.

Description

자기력으로 구동되는 이송 디바이스, 이를 포함하는 미소물체 제어시스템 및 그 제어방법{A magnetically driven transporting device, micro-object manipulation system comprising the same and method for manipulation the same}

본 발명은 미소물체의 이동 및 위치를 제어하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

미소물체의 위치를 제어하는 기술은 최근 바이오 관련 산업의 성장과 함께 중요성이 높아지고 있으며, 응용 분야도 바이오 산업 분야, 마이크로 결합기술 분야 등 다양한 산업분야에서 활용되고 있다.

이와 같은 미소물체를 제어하는 기술은 미소물체와 제어장치의 접촉유무에 따라 침습방식(invasive method)과 비 침습방식(non-invasive method)으로 구별할 수 있다.

이 중 침습방식은 마이크로 집게의 고체 팁(solid tip)이 제어하고자 하는 셀 또는 미소물체의 표면에 직접 접촉(direct contact)을 하여 제어하는 방식이다.

이러한 물리적 접촉은 바이오 셀 또는 미소물체에 원하지 않는 손상을 가할 수 있는 문제점이 있다.

반면, 비 침습방식으로는 레이저 광 구배력(optical gradient force)을 이용한 광집게(optical tweezers)기술이 있다. 이 기술은 미소물체와 물리적 접촉을 요구하지 않기 때문에 손상을 최소화 할 수 있지만, 광집게(optical tweezers)는 고가의 레이저 장비와 광학 장치를 필요로 하며 소형화가 어렵다는 단점이 있다.

이러한 종래의 방식들은 직접적인 접촉으로 미소물체를 이동시키므로 미소물체를 손상시킬 수 있는 문제점과 비 침습방식의 경우에도 소형화가 어려워 바이오 셀 및 마이크론 크기의 마이크로 물체 제어 분야에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

미국 공개특허공보 제20070147978호 (발명의 명칭: MICRO-MANUPULATOR)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 자기력에 의해 미소물체와의 직접적인 접촉에 의하지 않고 미소물체의 이동 및 위치를 제어할 수 있는 장치 및 제어방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 시스템의 소형화가 가능하여 바이오 셀, 마이크론 또는 나노 크기에서 적용할 수 있는 미소물체의 이동 및 위치를 제어할 수 있는 장치 및 제어방법을 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면 자기력에 의하여 미소물체의 위치 제어, 연속적인 이동 및 방향의 전환 등을 가능하게 하는 미소물체의 이동 및 위치를 제어할 수 있는 장치 및 제어방법을 제공한다.

더 나아가, 본 발명은 액체 등 유동 매체를 제공하는 환경에서 미소물체의 이동 및 위치를 제어할 수 있는 장치 및 제어방법을 제공한다.

본 발명에 따른 미소물체를 이송하는 이송 디바이스는 지지부; 상기 지지부에 형성되어 상기 이송 디바이스를 이동시키기 위한 추진부; 및 상기 지지부에 형성되어 상기 미소물체를 포획할 수 있는 포획수단을 포함한다.

또한 상기의 추진부는 외부의 자기력으로 구동될 수 있다.

또한 추진부는 마그넷으로서 상기 지지부 상에 결합되며, 상기 포획수단은 버블인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 포획수단은 상기 지지부에 부착되고, 초음파에 의하여 진동하여 주위에 마이크로 플로우를 형성시켜 인근의 미소물체를 견인하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 추진부의 마그넷은 영구자석일 수 있다.

더 나아가 상기 마그넷은 2이상의 복수인 것을 특징으로 할 수 있다.

자기력에 의하여 미소물체를 제어하는 제어시스템에 있어서, 외부의 자기력에 의하여 이동하는 추진부 및 미소물체를 견인하는 포획수단을 포함하는 이송 디바이스; 상기 이송 디바이스의 위치를 제어할 수 있는 이송 디바이스 제어부; 상기 포획수단의 진동수 및 포획수단의 여기를 제어할 수 있는 진동부; 상기 이송 디바이스의 이동방향을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한 상기 제어부는 상기 이송 디바이스 제어부를 제어하여 상기 추진부의 대응되는 위치에 이송 디바이스을 대응시킴으로 이송 디바이스의 이동방향을 제어하는 방향 제어부를 포함할 수 있다.

또한 상기 제어부는 포획수단의 여기 또는 진동수를 제어하는 진동 발생 제어부;를 포함할 수 있다.

또한 상기 진동부는 초음파 발생시키는 수단일 수 있다.

더 나아가 제어부는 무선통신방식에 의하여 이송 디바이스 제어부를 제어하는 것을 포함할 수 있다.

이송 디바이스을 포함하는 미소물체 제어시스템을 이용하여 미소물체를 표적위치에 도달시키는 방법에 있어서, 상기 이송 디바이스을 자기력에 의하여 미소물체에 근접하도록 위치시키는 제1 단계; 진동부를 온상태로 전환하여 상기 이송 디바이스에 구비된 포획수단을 진동시킴으로써 상기 미소물체를 포획하는 제2 단계;

상기 이송 디바이스을 자기력에 의하여 표적부위에 근접시키는 제3단계; 및

진동부를 오프상태로 전환하여 상기 포획수단을 진동하지 않도록 함으로써 상기 미소물체를 릴리즈하는 제4단계;를 포함한다.

또한 상기 이송 디바이스을 자기력에 의하여 미소물체에 근접하도록 위치시키는 단계는 이송 디바이스을 제어하는 이송 디바이스 제어부의 대응되는 움직임에 따라 근접하도록 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 진동부를 온상태 또는 오프상태의 제어 및 상기 이송 디바이스 제어부의 제어는 제어부에서 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

더 나아가 상기 제어부의 제어방식은 무선 제어방식에 의한 것을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 자기력에 의하여 진동하는 포획수단을 이용하는 기술로 미소물체 또는 생화학적 미소물체를 이동시키거나 위치를 제어함으로써 제어되는 미소물체 또는 생화학적 미소물체와의 직접적인 접촉을 피하여 접촉에 따른 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 시스템의 소형화가 가능하여 바이오 셀, 마이크론 또는 나노크기의 물체에 적용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 자기력에 의하여 포획수단의 이동을 제어함으로써 미소물체의 위치 제어, 연속적인 이동 및 방향의 전환 등을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 자기력이 미치는 공간에서 미소물체의 이동 및 위치를 제어할 수 있으므로 수용액 등의 유동매체가 있는 다양한 환경에서도 이용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 디바이스 을 구비한 칩(CHIP)의 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기력으로 제어되는 미소물체 제어시스템을 나타내는 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기력으로 제어되는 이송 디바이스의 이동을 나타내는 미소물체 제어시스템 일부의 사진이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소물체 제어시스템에 의하여 미소물체(MO)의 포획 및 릴리즈하는 순차적인 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 포획수단이 여기시 발생하는 미세 정상유동(micro streaming)에 의한 미소물체 제어를 확인할 수 있는 사진이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 글래스 비즈(glass beads)와 스틸 볼(steel ball)의 포획 및 릴리즈를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소물체 제어시스템에 의하여 미소물체의 위치 및 이동을 연속적으로 제어하는 순차적인 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소물체 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.

본 발명은 자기력에 의해 구동되는 이송 디바이스, 그 제어시스템 및 방법에 관한 발명이며, 이송 디바이스에 부착된 버블이 미소물체를 포획함으로써 미소물체의 손상을 최소화하여 미소물체의 견인 이외의 제어를 용이하게 하는 발명이다.

본 발명에 따른 자기력으로 제어되는 미소물체 제어시스템은 이송 디바이스, 특히 마이크로로봇을 구비한 칩, 칩 외부에서 이송 디바이스를 구동시키는 이송 디바이스 제어부, 진동부, 이송 디바이스 및 진동부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 각 구성부에 대하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이송 디바이스을 구비한 칩(CHIP)의 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 칩(50)은 이송 디바이스, 예를 들어 마이크로로봇(10), 칩(50) 내부를 채우는 유동액(20) 및 칩(50)을 내장할 수 있는 패키지(30)를 포함할 수 있다. 이하, 이송 디바이스(10)를 마이크로로봇(10)으로 가정하겠다.

마이크로로봇(10)은 추진부(13), 지지부(15) 및 포획수단(11)을 포함한다. 추진부(13)는 자기력에 응답하여 포획수단(11)의 위치를 제어하기 위해 사용되는 소자이다.

추진부(13)는 마그넷(M1,M2)일 수 있다.

마그넷(M1,M2)은 단수일 수 있으며, 회전제어 등 방향제어를 용이하게 하기위해 바람직하게는 2 이상의 복수로 구성될 수 있다. 즉, 마그넷은 하나 이상이면 충분하며, 마그넷의 개수는 칩(50)의 사이즈, 마이크로로봇(10)의 제어 조건 등을 고려하여 적절히 설정될 수 있다.

마그넷(M1,M2)은 외부의 전자기력 등 자기력에 의해서 마이크로로봇(10)을 이동시킬 수 있는 수단이며, 마그넷(M1,M2)은 착자된 상태로 자력을 영구히 보존할 수 있는 영구자석일 수 있다.

구체적으로, 마그넷(M1, M2)은 네오디움, 페라이트, 사마륨 코발트, 알리코 자석일 수 있으며, 자력의 세기, 고온에서 자력유지 특성, 가공성, 기계적 강도, 경제성 등 필요에 따라 선택하여 사용할 수 있다.

지지부(15)는 복수의 마그넷(M1,M2)을 고정 또는 지지하는 수단이며, 마이크로로봇(10). 또한, 마그넷(M1,M2)을 지지부에 고정하기 위해 지지부(15) 내부에 공간을 형성할 수 있으며, 지지부(15)는 견인부의 접착부위(A1)를 포함할 수 있다.

지지부(15)는 MEMS(micro electro mechanical system) 공정에 의해서 제조될 수 있으며, 구체적으로 Sputter, Spin coater, 노광기를 이용한 제조 공정에 의해 제조된 SU-8 초소형 로봇일 수 있다.

또한, 지지부(15)는 다공성 재질로 형성된 코팅층으로 형성될 수 있다. 다공성 재질에 의해 포획수단(11)과의 부착을 용이하게 할 수 있으며, 마이크로로봇(10)이 이동하는 중에 포획수단(11)의 이탈을 방지하는 기능을 할 수 있다.

구체적으로, 다공성 재질로 테프론을 이용할 수 있다.

테프론은 비활성, 내열성, 비점착성, 절연 안정성, 낮은 마찰계수 특성 등 매우 안정된 화학적 특성을 가지고 있으며, 포획수단의 접착부위(A1), 마그네 지지부(13)등 본 발명의 마이크로 로봇(10)의 재질로 이용함으로써, 미소물체의 이동제어를 수중 환경 등 다양한 환경에서 안정적으로 수행할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 포획수단(11)은 진동수 변화에 따라, 미소물체의 포획, 릴리즈 및 이동 부착시키는 수단이다. 예컨대 버블일 수 있으며, 공기 등 과 같이 미소물체 등과 접촉시 마찰력을 최소화할 수 있는 물질을 포함하는 개념이다.

또한, 유동액(20)은 칩 내부를 채우는 용액이며, 증류수일 수 있으며 혈액, 뇨, 타액, 골수 등 생물학적 용액일 수 있다.

패키지(30)는 마이크로로봇(10), 유동액(20)을 구비할 수 있는 공간을 제공하는 수단이며, 디바이스 제어부(70)와 마이크로로봇(10)간의 경계를 이루면서 공간을 분리하는 수단을 모두 포함하는 개념이다.

예컨대, 패키지(30)는 모든 생체막, 보호막이 포함될 수 있다.

또한, 패키지(30)는 마이크로로봇(10)의 이동을 제어할 수 있어야 하므로, 비자성체가 바람직하다.

더 나아가, 패키지(30)는 인체 친화적인 재료들로 이루어질 수 있으며 구체적으로 인공관절 등에 사용하는 산화알루미늄계 세라믹스, 생체막 재료 등 다양하게 이용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기력으로 제어되는 미소물체 제어시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

이하, 도 2를 참조하여 시스템의 구성 및 자기력으로 제어되는 미소물체 제어시스템(100)의 원리를 설명한다.

먼저 미소물체 제어시스템(100)은 제어부(80), 마이크로로봇(10)을 포함한 칩(50), 이송 디바이스 제어부(70), 진동부(60)를 포함할 수 있다.

제어부(80)는 마이크로로봇(10)을 이용하여 미소물체의 위치를 자기력에 의해 표적지점까지 이동시키기 위하여 제어하는 방향 제어부(82)와 미소물체의 포획, 릴리즈 및 진동수를 제어하는 진동 발생 제어부(84)로 구분할 수 있다.

방향 제어부(82)는 칩(50) 외측 마이크로로봇(10)의 대응되는 위치에 구비된 이송 디바이스 제어부(70)를 제어하여 마이크로로봇(10)의 이동 방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 이송 디바이스 제어부(70)가 마그넷인 경우 마이크로로봇(10)의 마그넷들(M1 및 M2)은 이송 디바이스 제어부(70)의 움직임에 상응하여 움직인다. 따라서, 방향 제어부(82)는 이송 디바이스 제어부(70)를 원하는 방향으로 이송하며, 그 결과 마이크로로봇(10)이 사용자가 원하는 방향으로 이송하게 된다. 여기서, 상기 이송은 제 1 지점에서 제 2 지점으로 이동하는 경우뿐만 아니라 동일한 지점에서 회전하는 경우도 포함하는 개념이다.

방향 제어부(82)는 이송 디바이스 제어부(70)를 제1 방향, 제2 방향 또는 제3 방향(제1 방향과 제2 방향의 합력)으로 제어가 가능하고, 다양한 각도 범위(Oㅀ내지 360ㅀ)내에서 회전제어를 할 수 있다.

더 나아가, 방향 제어부(82)는 2차원 방향제어 뿐만 아니라 3차원 방향제어가 가능하도록 할 수 있으며, 마이크로로봇(10)의 속도 또는 가속의 제어도 가능하는 수단을 더 포함할 수 있다.

방향 제어부(82)의 이송 디아비스 제어부(70)에 대한 제어는 무선에 의한 제어일 수 있으며, 공지기술의 다양한 무선통신시스템을 이용한 제어일 수 있다.

진동 발생 제어부(84)는 진동부(60)를 제어하는 수단이다. 예를 들어, 진동부(60)가 초음파를 발생시키는 수단인 경우, 진동 발생 제어부(84)는 진동부(60)의 전압 인가여부를 제어하여 포획수단(11)의 여기여부를 제어하거나, 인가한 전압의 크기를 결정하여 진동부(60)에서 발생하는 초음파의 주파수가 유체 내 포획수단(11)의 공진 주파수와 일치되도록 제어할 수 있다.

상기 진동 발생 제어부(84)가 진동부(60)를 제어하는 방식도 상기의 방향 제어부(82)와 동일하다.

제어부(80)는 인체내부 환경 등에서도 작동될 수 있으며, 표적위치로의 이동 및 포획수단(11)의 포획 또는 릴리즈의 정확성, 용의성을 위해 상기에 제시된 수단 외에 다른 수단을 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예의 진동부(60)는 전압의 인가에 의해 초음파를 발생시켜, 포획수단(11)을 진동시키는 수단이다. 예를 들면, 진동부(60)는 피에조 엑츄에이터(piezo actuator)일 수 있다.

또한, 피에조 엑츄에이터는 피에조 역효과를 이용한 고체상태의 엑츄에이터를 말하며, 일종의 기계적 모터로서 수 나노미터의 분해능으로 위치제어 또는 변위가 가능하여 다양한 어플리케이션에 이용될 수 있다. 피에조 엑츄에이터의 구성에 관한 상세한 설명 및 다양한 어플리케이션 이용예는 생략한다.

본 발명에서 피에조 엑추에이터는 인가한 전압에 따라 미소물체의 견인을 제어할 수 있으며 발생되는 초음파의 주파수가 유체 내 포획수단(11)의 공진 주파수와 일치되면 포획수단(11)이 여기 되어 포획수단(11)의 주위에 마이크로 플로우가 형성시킬 수 있다.

이와 같은 현상에 의해 미소물체(MO)를 표적 위치로 이동시키는 것이 가능하고, 특정물질로부터 분리하는 것도 가능할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 자기력을 이용하여 마이크로로봇의 움직임을 제어할 수 있으며, 피에조 엑추에이터에 의해 마이크로로봇에 부착된 포획수단(11)이 미소물체(MO)의 견인을 제어할 수 있게 된다.

정리하면, 본 발명의 미소물체 제어 시스템은 자기력을 이용하여 미소물체가 부착되는 포획수단(11)이 예를 들어, 종단에 부착된 마이크로로봇(10)을 이송시키며, 진동을 이용하여 포획수단(11)이 미소물체를 포획할 수 있도록 제어할 수 있다.

위에서는, 칩(50), 이송 디바이스 제어부(70) 및 진동부(60)가 별도로 분리되어 존재하였으나, 하나의 소자 내에 전부 포함될 수도 있고 칩(50), 이송 디바이스 제어부(70) 및 진동부(60) 중 2개가 하나의 소자 내에 포함될 수도 있다.

이하, 미소물체 제어시스템(100)에 의한 미소물체 이동, 포획 및 릴리즈의 구체적인 실시예를 설명한다. 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기력으로 제어되는 마이크로로봇(10)의 이동을 나타내는 미소물체 제어시스템(100) 일부의 사진이다.

도 3을 참조하면, 도 3(a)와 도 3(b)에서 마이크로로봇(10) 위치 변화를 통해 마이크로로봇(10)의 제1 방향의 이동(horizontal motion)을 확인할 수 있다.

또한, 도 3(a)와 도 3(c)의 마이크로로봇(10) 위치 변화를 통해 마이크로로봇(10)의 제2 방향의 이동(vertical motion)을 확인할 수 있으며, 더 나아가, 도 3(a)와 도 3(d)를 통해 마이크로로봇(10)의 회전이동을 확인할 수 있다.

이와 같은 방향 변화는 제어부(80)에서 이송 디바이스 제어부(70)의 이동 제어에 대응되는 움직임이며, 구체적으로 이송 디바이스 제어부(70)의 일측을 고정하고 선회하는 제어를 함으로써 마이크로로봇(10)의 회전을 가능하게 할 수 있다.

도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소물체 제어시스템에 의하여 미소물체(MO)의 포획 및 릴리즈하는 순차적인 모습을 나타내는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이 마이크로로봇(10)을 미소물체(MO)에 근접하도록 위치시키고, 진동부(60)를 온상태로 전환하여 초음파를 발생시킨다. 초음파가 발생하면 포획수단(11)이 여기되어 진동하고 주변에 마이크로 플로우를 형성시킴으로써 미소물체(MO)를 견인 및 포획한다. 다음으로 진동부(60)가 온 상태로 유지되고, 이송 디바이스 제어부(70)를 제어부(80)에 의해 표적부위(D1)로 이동시키면, 이송 디바이스 제어부(70)의 이동에 대응하여 마이크로로봇(10)이 표적부위(D1)를 향하여 이동된다.

다음으로, 진동부(60)를 오프(OFF)상태로 전환하여 포획수단(11)이 더 이상 진동하지 않도록 제어하면, 미소물체(MO)가 포획수단(11)로부터 분리 또는 릴리즈 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 포획수단이 여기시 발생하는 미세 정상유동(microstreaming)에 의한 미소물체(MO) 제어를 확인할 수 있는 사진이다.

도 5를 참조하면, 포획수단(11)의 여기시 발생하는 정상유동(micro streaming) 현상을 통해 미소물체(MO)가 제어되는 현상을 확인할 수 있다. 미소물체(MO)는 지름이 15μm의 폴리스티렌 입자(Polystyrene particles)를 사용하였으며, 포획수단의 지름은 550μm인 것을 사용하였다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 글래스 비즈(glass beads)와 스틸 볼(steel ball)의 포획 및 릴리즈를 나타내는 사진이다.

도 6(a) 및 도 6(b)에 의하면, 포획수단(11)의 글래스 비즈(glass beads) 또는 스틸 볼(steel ball)의 피에조 엑츄에이터의 온오프(ON-OFF) 전환에 따라 포획 및 릴리즈가 가능한 것을 확인할 수 있다.

도 6(a)의 본 발명의 실시예에 제시된 미소물체(MO)는 지름이 100μm의 글래스비즈(Glass beads)를 사용하였으며, 포획수단의 지름은 150μm를 사용하였다.

한편, 도 6(b)의 본 발명의 실시예에 제시된 미소물체(MO)는 지름이 600μm의 스틸볼(steel ball)을 사용하였으며, 포획수단의 지름은 500μm를 사용하였다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 미소물체 제어시스템에 의하여 미소물체의 위치 및 이동을 연속적으로 제어하는 순차적인 모습을 나타내는 도면이다.

도 7의 (a) 내지 도 7의 (b)를 참조하면 우선, 마이크로로봇(10)이 스틸볼에 근접하도록 위치시킨 것을 확인할 수 있다. 다음으로, 포획수단의 진동에 의해 스틸볼을 포획한 후 제2 방향으로 이동시킨 후, 제1 방향으로 연속적으로 이동시킨 후 스틸볼을 릴리즈 하는 것을 확인할 수 있다.

이는 초음파발생부(60)의 온(ON)상태를 유지시킴으로써, 미소물체의 위치 및 이동을 연속적으로 제어하는 것이 가능하다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미소물체 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 8을 참조하면, 상기와 같이 자기력으로 구동되는 마이크로로봇(10)을 이용한 미소물체 제어방법은 마이크로로봇(10)을 이송 디바이스 제어부(70)를 미소물체(MO)에 접근시킴으로써, 미소물체(MO)에 이동시키는 단계(S10)를 포함한다.

다음으로 진동부(60)를 온(ON)상태로 전환하여 포획수단을 진동시킴으로써, 미소물체(MO)를 포획하는 단계(S20)를 포함한다.

마이크로로봇(10)을 자기력에 의하여 표적부위(D1)로 접근시키는 단계(S30)를 포함하며, 진동부(60)를 오프상태로 전환하여 상기 포획수단을 진동을 멈춤으로써, 미소물체를 릴리즈 하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.

상기의 미소물체 제어시스템(100)을 이용한 제어방법에 의할 경우, 이송 디바이스 제어부(70)의 이동에 대응하여 마이크로로봇(10)이 이동하는 것이므로 이동방향에 제약을 받지 않고 용이하게 표적 위치로 이동 및 전방향 탐색을 가능하게 할 수 있다. 결과적으로, 움직임을 보다 정교하게 조작할 수 있는 효과가 있다.

또한, 포획수단에 의하여 미소물체(M0)를 포획함으로써 미소물체(MO)의 손상을 최소화할 수 있으며, 이는 바이오셀, 생체막 등에 적용하는 경우 포획과 릴리즈 이동을 반복하는 조건에서도 기존의 방식보다 유리한 효과를 기대할 수 있다.

본 발명은 셀복제 기술, 인공수정 등 셀을 다루는 기술에 이용할 수 있으며, 그 외 약물전달시스템, 바이오셀 내부의 핵적출기술, 혈전파괴기술 등의 바이오 분야에 이용될 수 있다. 그 외에도 마이크로셀 또는 나노셀을 다루는 분야에서 이용될 수 있어 그 분야을 제한하지 않는다.

또한, 마이크로로봇(10)의 이동경로 제어를 보다 정확하게 수행하기 위하여 제어부(80)에 증폭회로 등을 더 포함시킬 수 있으며, 시뮬레이션 작업을 통해 정밀도, 효율성을 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 이송 디바이스 11: 포획수단
13: 추진부 15: 지지부
20: 유동액 30: 패키지
50: 칩 60: 진동부
70: 이송 디바이스 제어부 80: 제어부
100: 미소물체 제어시스템
M1,M2: (제1 마그넷, 제2 마그넷)
MO: 미소물체

Claims (15)

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7. 외부의 자기력에 의하여 이동하는 추진부 및 미소물체를 견인하는 포획수단을 포함하는 이송 디바이스;
   상기 이송 디바이스의 위치를 제어할 수 있는 이송 디바이스 제어부;
   상기 포획수단의 진동수 및 포획수단의 여기를 제어할 수 있는 진동부;
   상기 이송 디바이스의 이동방향을 제어하는 제어부;를 포함하되,
   상기 제어부는 무선통신방식에 의하여 상기 이송 디바이스 제어부를 제어하는 자기력에 의한 미소물체 제어시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 이송 디바이스 제어부를 제어하여 상기 추진부의 대응되는 위치에 이송 디바이스을 대응시킴으로 이송 디바이스의 이동방향을 제어하는 방향 제어부를 포함하는 자기력에 의한 미소물체 제어시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는 포획수단의 여기 또는 진동수를 제어하는 진동 발생 제어부;를 포함하는 자기력에 의한 미소물체 제어시스템.
10. 제7항에 있어서,
    상기 진동부는 초음파 발생시키는 수단인 미소물체 제어시스템.
11. 삭제
12. 이송 디바이스을 포함하는 미소물체 제어시스템을 이용하여 미소물체를 표적위치에 도달시키는 방법으로서,
    상기 이송 디바이스를 자기력에 의하여 미소물체에 근접하도록 위치시키는 제1 단계;
    진동부를 온상태로 전환하여 상기 이송 디바이스에 구비된 포획수단을 진동시킴으로써 상기 미소물체를 포획하는 제2 단계;
    상기 이송 디바이스를 자기력에 의하여 표적부위에 근접시키는 제3단계; 및
    진동부를 오프상태로 전환하여 상기 포획수단을 진동하지 않도록 함으로써 상기 미소물체를 릴리즈하는 제4단계;를 포함하되,
    상기 이송 디바이스를 자기력에 의하여 미소물체에 근접하도록 위치시키는 단계는 이송 디바이스를 제어하는 이송 디바이스 제어부의 대응되는 움직임에 따라 근접하도록 위치시키는 단계인 미소물체 제어방법.
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14. 제12항에 있어서,
    상기 진동부를 온상태 또는 오프상태의 제어 및 상기 이송 디바이스 제어부의 제어는 제어부에서 제어하는 단계인 미소물체 제어방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부의 제어방식은 무선 제어방식에 의한 것인 미소물체 제어방법.
    

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