피에조 컴퍼넌트 및 액추에이터, 체외진단의 액체를 고정밀로 핸들링한다
  • 김관모 기자
  • 승인 2020.05.18 10:37
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낮은 전력으로 유체 핸들링 최적화… 실험실 자동화기기 및 현장진단에 적합

[PI코리아 제공] 체외진단(IVD)은 사람이나 동물의 몸에서 채취한 혈액, 침, 소변 또는 조직의 샘플을 이용하여 질병을 조기 발견할 수 있다. IVD 방법에는 유전자 분석, PCR, ELISA 등이 있다. IVD 장비의 액체 핸들링은 특성이 다른 극소량의 액체를 높은 정밀도로 투여하거나 이동시켜야 하므로 매우 까다롭다.

체외진단(IVD)은 사람이나 동물의 몸에서 채취한 혈액, 침, 소변 또는 조직의 샘플을 이용한다. [사진=PI코리아]
체외진단(IVD)은 사람이나 동물의 몸에서 채취한 혈액, 침, 소변 또는 조직의 샘플을 이용한다. [사진=PI코리아]

사용되는 기술은 매체의 점성, 표면 장력, 투여 속도를 고려해 충격 없는 투여, 유체 및 입자의 빠른 혼합과 분리, 완벽한 물방울 생성을 구현할 수 있어야 한다. 따라서 정밀 액체 핸들링 장비에 사용되는 액추에이터는 최대 수 kHz의 높은 구동 주파수에서 작동해야 하는 동시에 작은 방울을 만드는 데 필요한 운동 에너지를 생성해야 한다.

피에조 컴퍼넌트 및 액추에이터는 이 요구사항을 만족한다. 이들은 대부분 배터리 구동 장비에 적합하게 낮은 전력 소모량으로 작동하며 내구성과 신뢰성이 뛰어나 대형 실험실 자동화기기 및 현장진단 애플리케이션에도 적합하다.

<체외진단 장비에 적용할 수 있는 제품 및 활용 방안>

마이크로 펌프를 위한 피에조세라믹 컴퍼넌트

마이크로 펌프를 위한 피에조세라믹 컴퍼넌트 [그림=PI]
마이크로 펌프를 위한 피에조세라믹 컴퍼넌트 [그림=PI]

플레이트 및 디스크 같은 피에조 컴퍼넌트는 일정 기간 동안 적은 양의 유체를 충격없이 펌핑해야 하는 미세 유체 장치에 적합하다. 소형 플레이트는 휴대용 현장진단 장비에 적용할 수 있는 1mm 미만의 가벼운 마이크로 펌프에서 액추에이터 역할을 한다.


에너지 효율적인 피에조 밸브

피에조 밸브 [그림=PI]
피에조 밸브 [그림=PI]

PICMA 멀티레이어 벤딩 액추에이터로 설계된 피에조 밸브는 낮은 두께로 인해 에너지 소모량이 낮아 배터리로 구동되는 현장진단 장비에 이상적이다.


유체 혼합

유체 혼합 [그림=PI]
유체 혼합 [그림=PI]

피에조 컴퍼넌트를 이용해 좁은 공간에서 유체를 능동적으로 혼합할 수 있다. 미세 유체 채널에 부착된 소형 피에조가 구동되면 전력 초음파로 액체 내 캐비테이션을 형성한다. 그 결과로 생긴 캐비테이션 거품은 미세 유체 장비의 난류 및 혼합 효과로 이어진다.


분류 작업을 위한 고속 액추에이터

피에조 고속 액추에이터 [그림=PI]
피에조 고속 액추에이터 [그림=PI]

PICMA 피에조 액추에이터는 빠른 가속도, 낮은 구동 전압, 나노미터 정밀도를 달성한다. 따라서 유체나 가스 인터페이스를 매우 빠르게 조작해 세포를 선택하고 다른 세포와 분리할 수 있다.

 

초당 천 방울 생성

물방울 생성 작업 [그림=PI]
물방울 생성 작업 [그림=PI]

피에조 튜브는 정확한 물방울 생성으로 분류 작업에 사용된다. 피에조 튜브 내부에 유리 모세관을 배치함으로써 잉크젯 원리를 사용하여 피코리터까지 방울을 분사하고 단일 세포를 분리한다. PICMA 피에조 액추에이터를 프린트 헤드에 배치함으로써 정밀하고 빠른 속도로 마이크로 어세이를 생산할 수 있다.

 

 

 



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