KR102040286B1 - 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법 - Google Patents

종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법 Download PDF

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이진기
변도영
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프래드히프타 텡가라 아요디아
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성균관대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법은 전기 수력학적 프린터를 이용하여 전극 패턴에 따라서 종이의 일면과 타면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 프린팅하는 단계, 상기 종이의 일면과 타면에 전극 패턴을 형성하여 종이의 일면과 타면에 형성된 각각의 전극을 상기 연결부를 통해 전기적으로 상호 연결시키는 단계 및 상기 종이의 타면에 형성된 전극 패턴에 전선을 패터닝하고 상기 전선에 전원 공급 장치를 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PAPER-BASED DIGITAL MICROFLUIDICS PLATFORM}
본 발명은 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종이에 형성된 전극의 전기 제어를 통해 전극 위에 위치하는 유체를 미세 이동시키는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기(PBDMF: Paper-based digital microfluidics)의 제조 방법에 관한 것이다.
전기습윤(electrowetting)을 이용하여 연속 유속흐름이 아닌 방울단위로 정량화된 유체의 움직임을 전기로 제어할 수가 있으며, 이를 이용한 것이 디지털 미세유체 칩(digital microfluidics chip)이다.
최근에 종이 기반의 미세유체 기술과 디지털 미세유체 기술을 융합한 종이기반 디지털 미세 유체역학기기(PBDMF: Paper-based digital microfluidics)가 대두되고 있는데, 이는 기존의 디지털 미세유체 기술에 종이가 가지고 있는 경제성 및 플렉서블한 특징 등을 가질 수가 있다는 장점이 있다.
종래의 종이 기반의 미세유체역학기기는 종이 위에 다수의 전극 패턴을 형성하고 각각의 전극에 대하여 전극과 전원 공급 장치를 연결하는 전선을 패턴 형성하여 제작하였는데, 전극 사이의 간격이 좁게 유지해야 하기 때문에 전극과 전극 사이에 전선 패턴을 형성하는 것이 어려워, 전극을 2차원 형태로 배열하는 것이 어려웠다. 따라서, 전극을 일차원 형태로 배열하고 각 전극에 전원 공급을 위한 전선을 형성하도록 제작하여 사용하였는데, 이 경우 다차원의 이송이 구현되지 않아 기기마다 한가지 기능에 국한되는 문제점이 있어왔다.
대한민국 공개특허 10-2015-0110376
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 프린팅 입자를 초미세화할 수 있고 전기력에 의해 강하게 탄착시킬 수 있는 전기 수력학적 프린터(Electrohydrodynamic Jet Printer)를 이용하여 종이의 기공 상에 도전성 잉크를 침착시켜 종이를 통해 종이의 양면을 전기적으로 상호 연결시키도록 하여, 전극 패턴의 각 전극과 전원 공급 장치를 연결하는 전선을 종이의 후면에 형성할 수 있도록 하여, 종이의 상면에 2차원 형태로 배열된 전극을 형성하여 2차원 형태의 구동이 가능한 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 전기 수력학적 프린터를 이용하여 전극 패턴에 따라서 종이의 일면과 타면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 프린팅하는 단계; (b) 상기 종이의 일면과 타면에 전극 패턴을 형성하여 종이의 일면과 타면에 형성된 각각의 전극을 상기 연결부를 통해 전기적으로 상호 연결시키는 단계; 및 (c) 상기 종이의 타면에 형성된 전극 패턴에 전선을 패터닝하고 상기 전선에 전원 공급 장치를 연결하는 단계를 포함하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 (b) 단계는 전기 수력학적 프린터를 이용하여 전극 패턴을 형성할 수가 있다.
여기서, 상기 전극 패턴은 2차원 형태로 배열될 수가 있다.
여기서, 상기 전선이 패터닝되는 종이의 면의 반대쪽 면에 형성된 전극 패턴 위에 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질을 코팅하는 단계를 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질은 PDMS(Polydimethylsiloxane)일 수가 있다.
여기서, 상기 (a) 단계는 점도가 낮은 전도성 물질을 이용하여 상기 연결부를 프린팅하고, 상기 (b) 단계는 점도가 높은 전도성 물질을 이용하여 상기 전극 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 점도가 낮은 전도성 물질은 은나노와이어(silver nanowires) 잉크일 수가 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, (a) 종이의 일면에 전극 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 종이의 타면을 통해 전기 수력학적 프린터를 이용하여 상기 전극 패턴에 따라서 종이의 일면과 타면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 프린팅하여 상기 종이의 일면에 형성된 각각의 전극과 상기 연결부 사이를 전기적으로 상호 연결시키는 단계; (c) 상기 종이의 타면에 전극 패턴을 형성하여 상기 종이의 타면에 형성된 각각의 전극과 상기 연결부 사이를 전기적으로 상호 연결시키는 단계; 및 (d) 상기 종이의 일면 또는 타면 중 어느 하나의 면에 형성된 전극 패턴에 전선을 패터닝하고 상기 전선에 전원 공급 장치를 연결하는 단계를 포함하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법에 의해 달성될 수가 있다.
여기서, 상기 (a) 단계 또는 상기 (c) 단계는 전기 수력학적 프린터를 이용하여 전극 패턴을 형성할 수가 있다.
여기서, 상기 전극 패턴은 2차원 형태로 배열될 수가 있다.
여기서, 상기 전선이 패터닝되는 종이의 면의 반대쪽 면에 형성된 전극 패턴 위에 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질을 코팅하는 단계를 더 포함할 수가 있다.
여기서, 상기 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질은 PDMS(Polydimethylsiloxane)일 수가 있다.
여기서, 상기 (b) 단계는 점도가 낮은 전도성 물질을 이용하여 상기 연결부를 프린팅하고, 상기 (a) 단계와 (c) 단계는 점도가 높은 전도성 물질을 이용하여 상기 전극 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 점도가 낮은 전도성 물질은 은나노와이어(silver nanowires) 잉크일 수가 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법에 따르면 종이의 상하면에 형성된 전극을 종이를 통해 전기적으로 상호 연결시킬 수가 있고 전극과 전원 공급 장치를 연결하는 전선을 종이의 하면에 형성할 수가 있어서 2차원 형태를 가지도록 전극들을 배열하여 2차원의 이동이 가능한 종이기반 디지털 미세 유체역학기기를 용이하게 제조할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 종이 기반으로 제작되었기 때문에 경제적이고 생분해성(biodegradable)의 성질을 가진다는 장점도 있다.
또한, 프린팅을 이용하여 제작하기 때문에 기기를 대량 생산할 수 있다는 장점도 있다.
또한, 삼차원의 회로를 응용하여 진단기기, 센서, 웨어러블(wearable) 기기 등 다양한 분야의 적용이 가능하다는 장점도 있다.
또한, 기기가 유연하여 굴곡진 면에서도 사용이 가능하며 휴대가 용이하다는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 상면의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 하면의 사진이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따라서 전기 수력학적 프린터를 이용하여 종이 위에 도전성 잉크를 프린팅하여 전극 패턴을 형성하는 것을 보여주는 사진이고, 도 4의 (b)는 전기 수력학적 프린터를 이용하여 종이 위에 전극과 전원 공급 장치를 연결하는 전선을 패터닝하는 것을 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법에 따라 제작된 디지털 미세 유체역학기기를 종이의 후면에서 찍은 3차원 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 디지털 미세 유체역학기기를 이용하여 실제 물이 이송되는 실험의 사진이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법의 순서도이다.
실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 상면의 사진이고, 도 3은 본 발명에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 하면의 사진이고, 도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따라서 전기 수력학적 프린터를 이용하여 종이 위에 도전성 잉크를 프린팅하여 전극 패턴을 형성하는 것을 보여주는 사진이고, 도 4의 (b)는 전기 수력학적 프린터를 이용하여 종이 위에 전극과 전원 공급 장치를 연결하는 전선을 패터닝하는 것을 보여주는 사진이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법에 따라 제작된 디지털 미세 유체역학기기를 종이의 후면에서 찍은 3차원 사진이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 디지털 미세 유체역학기기를 이용하여 실제 물이 이송되는 실험의 사진이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법은 설계된 전극 패턴(210)에 따라서 전기 수력학적 프린터(Electrohydrodynamic Jet Printer)(300)를 이용하여 종이(200)의 상면과 하면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 프린팅하는 단계(S110), 종이(200)의 상면과 하면에 전극 패턴(210, 220)을 형성하여 상기 연결부를 통해 종이(200)의 상면과 하면의 전극 패턴(210, 220)을 구성하는 각 전극(212, 222) 사이를 전기적으로 상호 연결시키는 단계(S120), 종이(200)의 하면에 형성된 전극 패턴(220)의 각 전극(222)과 전원 공급 장치(미도시) 사이를 연결하는 전선(230)을 형성하는 단계(S130), 및 종이(200)의 상면에 형성된 전극 패턴(210) 위에 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질로 코팅하는 단계(S140)를 포함하여 구성될 수가 있다.
본 명세서에서 종이(200)의 상면이라 함은 물과 같은 유체 방울이 종이(200) 위에 놓여져 유체 방울이 유동하는 영역을 의미하고, 후술하는 바와 같이 전선(230)이 형성되는 그 반대의 영역을 종이(200)의 하면이라고 칭하며 설명하기로 한다.
먼저, 종이(200) 위에 패터닝할 전극 패턴(210)을 설계하고, 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 설계된 전극 패턴(210)에 따라서 종이(200)의 상면과 하면을 전기적으로 연결시키는 연결부를 프린팅한다(S110).
기존에 드롭 온 디맨드(drop-on-demand) 방식의 잉크 분사 방법은 압전 잉크젯 방식 및 열기포 잉크젯 방식이 대표적으로 알려져 있는데, 상기 잉크 토출 방식은 액적의 크기를 수 마이크로 미터 이하로 형성하는 데 한계가 있었다. 이에, 미세 선폭을 구현하기 위해 최근에는 전기 수력학적 프린팅 방식이 널리 사용되고 있다.
전기 수력학적 프린팅 방식은 노즐과 기판 사이에 전압을 인가함에 따라서 발생하는 전위차에 의한 정전기력을 이용하여 잉크를 분사시킨다. 이와 같은 방식은 액면을 정전기력으로 당기는 힘을 이용하여 액적 또는 연속된 잉크를 토출시키기 때문에 종래 다른 방식의 젯 프린터와는 달리 나노 스케일의 패터닝도 가능하고 고점도의 잉크를 포함하여 다양한 잉크를 토출할 수가 있으며 균일한 액적 생성이 가능하다는 장점이 있다.
이와 같은 전기 수력학적 프린팅 방식의 장점에 의해 종이(200)에 전도성 물질을 프린팅하는 경우 종이(200)에 형성된 미세한 기공을 통해 프린팅 물질을 종이(200)에 침투시켜 종이(200)의 상면과 하면을 전기적으로 연결시키는 연결부를 용이하게 형성할 수가 있다. 따라서, 각 연결부에 대하여 종이(200)의 상면에 전극(212)을 형성하고 종이(200)의 하면에 전극(222)을 형성하면 종이(200)의 상면과 하면에 형성되는 각 전극(212, 222)을 연결부를 통해 전기적으로 상호 연결시킬 수가 있다.
이때, 종이(200)에 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 프린팅을 통해 연결부를 형성할 때, 종이(200)의 상면과 하면 사이를 전기적으로 잘 연결시키기 위해서는, 종이(200)에 잘 침투할 수 있도록 점도가 낮은 전도성 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 전도성 물질로는 은나노와이어(AgNWs: silver nanowires) 잉크를 사용할 수가 있다.
다음, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 종이(200)의 상면과 하면에 각각 전도성 물질을 이용하여 전극 패턴(210, 220)을 형성한다(S120).
본 발명에서는 전극 패턴(210)을 구성하는 각 전극(212) 사이에 미세 간격을 가지도록 일 방향으로 배열되는 전극 패턴 뿐만 아니라, 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 2차원 형태(예를 들어, 행렬 형태)로 각 전극(212)이 배치되는 전극 패턴(210)도 형성할 수가 있으나, 전극 패턴(210)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 이웃하는 전극 사이의 간격을 미세하게 유지한 상태에서 전극의 크기가 각기 다르게 2차원의 형태로 다양하게 배열될 수도 있다.
종이(200)의 상면 및 하면에 전극 패턴(210)을 형성하는 방법으로 기존의 종이기반 디지털 미세역학기기의 제조에 있어서 전극(212, 222)을 형성하기 위해 사용되어 왔던 공지의 방법을 사용하여 제작할 수가 있으나, 연결부를 형성하기 위해 전술한 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 전도성 물질을 프린팅하는 방법을 사용할 수도 있다. 이때, 종이(200)의 상면과 하면에 형성되는 전극 패턴(210, 220)은 전도성 물질로 높은 점도를 가지는 물질(예를 들어, 고점도의 은나노입자(AgNPs: silver nanoparticles)를 이용하여 전기 수력학적 프린터(300)에서 전기장 없이 압력으로만 프린팅하는 방법으로, 전도성 물질이 종이(200)에 투과되지 않고 종이(200)의 표면에만 위치하도록 하여 종이(200)의 상면과 하면에 전극 패턴(210, 220)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
도 2에서 종이(200)의 상면에 4*4 행렬 형태로 전극 패턴(210)이 형성되는데, 종이(200)의 하면에도 마찬가지로 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 4*4 형태로 전극 패턴(220)을 형성한다. 이때, 종이(200)의 상면에 형성되는 전극(212)과 하면에 형성되는 전극(222)이 각각 1:1로 대응되도록 위치가 잘 맞아야 하고, 종이(200)의 상면과 하면에 1:1로 대응되는 각각의 전극(212, 222)은 연결부를 통해 전기적으로 상호 연결될 수가 있다.
도 4의 (a)는 본 발명에 따라 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 종이(200)에 전극 패턴을 형성하는 모습의 사진이다.
이때, 도 3 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이 종이(200)의 하면에 형성되는 전극(222)은 종이(200)의 상면에 형성된 전극(212)과 전기적으로 연결시키기만 하면 되고 종이(200)의 상면에 형성된 전극(212)에 전원을 공급하는 전선(230)을 연결시키기 위한 것이기 때문에, 종이(200)의 상면에 형성된 전극(212)에서와 같이 미세 간격으로 형성할 필요가 없다. 따라서, 종이(200)의 하면에 형성되는 전극 패턴(220)에 있어서는 각 전극(222) 사이의 간격을 넓게 유지할 수가 있다. 따라서, 각 전극(222) 사이의 간격을 넓게 유지할 수가 있어서, 후술하는 바와 같이 종이(200)의 하면에 형성되는 전극 패턴(220)의 각 전극(222)과 전원 공급 장치(미도시)를 연결하는 전선(230)을 용이하게 패턴 형성할 수가 있다.
다음, 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 종이(200)의 하면에 형성된 전극 패턴(220)을 구성하는 각 전극(222)에 대하여 전원 공급 장치(미도시)와 연결하는 전선(230)을 패터닝한다(S130). 이때, 전선(230)의 패터닝도 도 4의 (b)에서와 같이 전기 수력학적 프린터(300)를 사용할 수가 있다. 전술한 바와 같이 종이(200)의 하면에 형성되는 전극 패턴(220)은 미세 간격을 유지하도록 형성할 필요가 없기 때문에 도 2에서와 같이 종이(200)의 상면에 형성되는 전극 패턴(210)을 각 전극(212) 사이의 간격이 미세 간격을 유지하며 2차원으로 형성하더라도 본 발명에서는 전선(230)을 패터닝하는 것이 용이하다. 따라서, 본 발명에서는 전극(212)에 전원을 공급하기 위한 전선을 종이(200)의 하면에 형성할 수가 있어서, 2차원의 이동이 가능한 종이기반 디지털 미세 유체역학기기를 용이하게 제조할 수가 있다.
다음, 종이(200)의 상면에 유체 방울을 올리고 그 방울에 전기장이 인가될 수 있도록 하기 위해, 유전체이면서 소수성을 갖는 물질을 코팅한다(S140). 예를 들어, 본 실시예에서는 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질로 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 사용한다.
도 6은 본 발명에 따라 제작된 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 동작을 보여주는데, 종이(200)의 상면에 형성된 전극(212) 위에 유체 방울을 위치시키고, 전원 공급 장치(미도시)로부터 공급되는 각 전극(212)의 전압을 제어하면 도시되어 있는 것과 같이 유체 방울을 원하는 위치로 이송시킬 수가 있고, 본 발명에서는 전극 패턴(210)을 2 차원으로 형성하는 것이 가능하기 때문에 유체 방울을 2축 방향으로 이송시킬 수가 있다. 도 6에서는 좌우 방향으로 유체 방울을 이송시키는 것을 보여주고 있으나, 각 전극(212)의 전압 제어를 통해 상하 방향으로 유체 방울을 이송시킬 수도 있다. 나아가, 전극 패턴(210)의 형상에 따라서 2축 방향 뿐만 아니라 2차원 평면 상에서 다양한 방향으로 유체 방울을 이송시키도록 하는 것이 가능할 수가 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법의 순서도이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조방법은 설계된 전극 패턴(210)에 따라서 종이(200)의 상면에 전극 패턴(210)을 형성하는 단계(S310), 종이(200)의 하면을 통해 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 상기 전극 패턴(210)에 따라서 종이(200)의 상면과 하면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 프린팅하여 종이(200)의 상면에 형성된 전극 패턴(210)의 각 전극(212)과 연결부를 각각 전기적으로 상호 연결시키는 단계(S320), 종이(200)의 하면에 전극 패턴(220)을 형성하여 종이(200)의 하면에 형성된 전극 패턴(220)의 각 전극(222)과 연결부를 각각 전기적으로 상호 연결시키는 단계(S330), 종이(200)의 하면에 형성된 전극 패턴(220)의 각 전극(222)과 전원 공급 장치(미도시) 사이를 연결하는 전선(230)을 형성하는 단계(S340), 및 종이(200)의 상면에 형성된 전극 패턴(210) 위에 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질로 코팅하는 단계(S350)를 포함하여 구성될 수가 있다.
도 1 내지 도 6을 참조로 전술한 실시예와 비교하여, 전술한 실시예에서는 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 종이(200)의 상면과 하면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 먼저 프린팅 한 후에 종이(200)의 상면과 하면에 전극 패턴(210, 220)을 형성하는데 반하여, 본 실시예에서는 종이(200)의 상면에 먼저 전극 패턴(210)을 형성하고, 다음 전기 수력학적 프린터(300)를 이용하여 연결부를 프린팅하고 다음 종이(200)의 하면에 전극 패턴(220)을 형성하도록 하여 종이(200) 상하면의 전극(212, 222)을 각각 전기적으로 상호 연결시키도록 하는 점에 있어서만 차이가 있고, 나머지 연결부 및 전극 패턴(210, 220)의 재질의 특징, 연결부 및 전극 패턴(210, 220)을 형성하는 방법 등은 전술한 실시예와 동일한 바 나머지 특징에 관한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 실시예에서는 종이(200)의 상면에 먼저 전극 패턴(210)을 형성하고 나중에 종이(200)의 하면에 전극 패턴(220)을 형성하는 것을 예를 들어 설명을 하였으나, 종이(200)의 하면에 먼저 전극 패턴(220)을 형성하고 연결부를 프린팅 한 후에 종이(200)의 상면에 전극 패턴(210)을 형성할 수도 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
200: 종이
210: (상면) 전극 패턴
212: (상면) 전극
220: (하면) 전극 패턴
222: (하면) 전극
230: 전선
300: 전기 수력학적 프린터

Claims (10)

  1. 종이 위에 형성된 미세 간극을 가지는 전극 패턴의 전기 제어를 통해 전극 위에 위치하는 유체를 이동시키는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법에 있어서,
    (a) 전기 수력학적 프린터를 이용하여 전극 패턴에 따라서 종이의 일면과 타면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 프린팅하는 단계;
    (b) 상기 종이의 일면과 타면에 전극 패턴을 형성하여 종이의 일면과 타면에 형성된 각각의 전극을 상기 연결부를 통해 전기적으로 상호 연결시키는 단계; 및
    (c) 상기 종이의 타면에 형성된 전극 패턴에 전선을 패터닝하고 상기 전선에 전원 공급 장치를 연결하는 단계를 포함하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  2. 종이 위에 형성된 미세 간극을 가지는 전극 패턴의 전기 제어를 통해 전극 위에 위치하는 유체를 이동시키는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법에 있어서,
    (a) 종이의 일면에 전극 패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 종이의 타면을 통해 전기 수력학적 프린터를 이용하여 상기 전극 패턴에 따라서 종이의 일면과 타면 사이를 전기적으로 연결하는 연결부를 프린팅하여 상기 종이의 일면에 형성된 각각의 전극과 상기 연결부 사이를 전기적으로 상호 연결시키는 단계;
    (c) 상기 종이의 타면에 전극 패턴을 형성하여 상기 종이의 타면에 형성된 각각의 전극과 상기 연결부 사이를 전기적으로 상호 연결시키는 단계; 및
    (d) 상기 종이의 일면 또는 타면 중 어느 하나의 면에 형성된 전극 패턴에 전선을 패터닝하고 상기 전선에 전원 공급 장치를 연결하는 단계를 포함하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 전기 수력학적 프린터를 이용하여 전극 패턴을 형성하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 또는 상기 (c) 단계는 전기 수력학적 프린터를 이용하여 전극 패턴을 형성하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극 패턴은 2차원 형태로 배열되는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전선이 패터닝되는 종이의 면의 반대쪽 면에 형성된 전극 패턴 위에 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질을 코팅하는 단계를 더 포함하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유전체이면서 소수성의 성질을 갖는 물질은 PDMS(Polydimethylsiloxane)인 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 점도가 낮은 전도성 물질을 이용하여 상기 연결부를 프린팅하고,
    상기 (b) 단계는 점도가 높은 전도성 물질을 이용하여 상기 전극 패턴을 형성하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 점도가 낮은 전도성 물질을 이용하여 상기 연결부를 프린팅하고,
    상기 (a) 단계와 (c) 단계는 점도가 높은 전도성 물질을 이용하여 상기 전극 패턴을 형성하는 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 점도가 낮은 전도성 물질은 은나노와이어(silver nanowires) 잉크인 종이기반 디지털 미세 유체역학기기의 제조 방법.
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