최근 바이오 관련산업의 발전과 함께 바이오 장비 및 장치들에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 특히 바이오 세포 조작관련 연구들이 많이 진행되어 오고 있다. 일반적으로 바이오 세포들에 대해 기계적인 엔드 이펙터들이 조작을 위해 접촉될 때 과도한 힘이 발생될 경우가 발생하며 이런 힘들에 의해 세포막이나 조직들이 피해를 입을 수 있다. 본 논문에서는 상기 문제들을 극복하기 위해 바이오 세포 조작을 위한 새로운 시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 내장된 힘 센서를 이용하여 바이오 세포와 엔드 이펙터간의 발생 힘을 측정할 수 있다. 또한, 비전기술을 이용하여 엔드 이펙터의 피펫 팀을 바이오 세포막까지 정확하게 가이드 할 수 있다. 결과적으로 제안된 시스템은 바이오 세포에 피해를 주지 않고 안전하게 조작이 가능하다. 제안된 기술을 이용하여 실제 시작품을 제작하여 다양한 실험을 수행한 결과 향후 DNA 조작과 같은 바이오 세포 조작용 정밀 인젝션 시스템으로의 사용 가능성을 보여 주었다.
Recently, instruments and systems related on biological technology have been enormously developed. Particularly, many researches for biological cell injection have been carried out. Usually, excessive contact force occurring when the end-effector and a biological cell contact might make a damage on the cell. Unfortunately, the excessive force could easily destroy the membrane and tissue of the cell. In order to overcome the problem, we proposed a new injection system for biological cell manipulation. The proposed injection system can measure the contact force between a pipette and a cell by using a force sensor. Also, we used vision technology to correctly guide the tip of the pipette to the cell. Consequently, the proposed injection system could safely manipulate the biological cells without any damage. This paper presents the introduction of our new injection system and design concepts of the new micro end-effector. Through a series of experiments the proposed injection system shows the possibility of application for precision biological cell manipulation such as DNA operation.
