KR101737385B1 - A nerve cuff electrode made of hybrid materials and a manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위에서 설명한 폴리이미드 기반 커프 전극과 페릴렌 기반 커프 전극의 문제점들을 보완하기 위한 것으로써 구조물 부분과 윈도우 부분의 소재를 달리하여 높은 생체적합도와 광학적 투과율을 만족시키는 신경 커프 전극을 제조하는 것을 목적으로 한다. 위와 같은 본원 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본원 발명의 일 실시예에 따르면 커프 형태의 전극이 개시된다. 상기 커프 형태의 전극은 상기 커프 형태를 유지하기 위한 구조물부; 상기 구조물부 위에 형성되는 전극부; 및 상기 구조물부 사이에 형성되는 윈도우부를 포함하고, 상기 구조물부, 상기 전극부 및 상기 윈도우부는 이종 소재로 형성될 수 있다. In order to solve the problems of the polyimide-based cuff electrode and the perylene-based cuff electrode described above, the present invention provides a nerve cuff electrode that satisfies high biocompatibility and optical transmittance by different materials of the structure portion and the window portion The purpose. In order to accomplish the object of the present invention, a cuff-shaped electrode is disclosed according to one embodiment of the present invention. Wherein the cuff-shaped electrode comprises: a structure part for maintaining the cuff shape; An electrode part formed on the structure part; And a window portion formed between the structure portions, and the structure portion, the electrode portion, and the window portion may be formed of different materials.
Description
본 발명은 이종 소재로 이루어진 커프 형태의 신경 전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로써, 더 구체적으로 구조물과 윈도우의 소재를 상이하게 하여 이종 소재의 장점을 모두 살릴 수 있는 커프 형태의 신경 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cuff-shaped neural electrode made of dissimilar materials and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a cuff-shaped neural electrode capable of taking advantage of different materials by making materials of a structure and a window different, ≪ / RTI >
커프(cuff) 형태의 전극은 신경보철, 신경과학 영역에서 사용되는 신경전극의 한 종류이다. 이 커프 전극은 그 형태가 말초신경에 적합하도록 설계되어 있다. 그로 인하여 만성통증(chronic pain), 간질(epilepsy), 우울증(depression) 등에 대한 치료와 감각 또는 운동에 대한 말초 신경의 절단으로 인한 신경정보 전달을 대신하는 신경보철 등에 사용에 연구가 진행되었다. 현재 상업적으로 상용화된 대표적인 커프 형태의 전극은 도 1에서 보는 것과 같은 탄성중합체(elastomer) 재질의 한쪽 면이 오픈된 원통 형태이며, 미주 신경 자극(vagus nerve stimulation, VNS) 전극으로써 사용되어 간질과 우울증 치료 등에 사용된다(MicroProbes for Life science, MD, US). 이와 다른 커프 전극으로는 폴리이미드(polyimide, PI)를 기반으로 하며, 주로 신경 보철 연구에 사용되며 도 2와 같은 형태를 보이고 있다. A cuff-shaped electrode is a type of neural electrode used in neuroscience and neuroscience. This cuff electrode is designed so that its shape is suitable for peripheral nerves. Therefore, research has been conducted on the treatment of chronic pain, epilepsy, depression, and neural prostheses that replace sensory or motor neuronal transmission due to peripheral nerve cleavage. A typical commercially available cuff-shaped electrode has a cylindrical shape with one side of an elastomer material as shown in FIG. 1, and is used as a vagus nerve stimulation (VNS) electrode, (MicroProbes for Life science, MD, US). The other cuff electrode is based on polyimide (PI), and is mainly used for neural prosthesis research, and has the shape shown in FIG.
폴리이미드는 열을 이용하여 특정 형상으로 영구적으로 변형이 가능하고 (thermal deformation), 전기적 절연성이 높고, 공정 중에는 투명하지만, 공정 완료 후에는 노란색 반투명한 색상을 보이며, 공정 기술이 많이 알려져 있고 비교적 공정이 쉽다는 특징이 있다. Polyimide is thermally deformable to a certain shape permanently (thermal deformation), has high electrical insulation, is transparent during the process but shows yellow translucent color after the process is completed. This is easy.
하지만, 폴리이미드를 기반으로 하는 커프 전극은 신경을 감싸는 힘이 커서 그 영향으로 신경 세포의 밀도가 낮아지고, 제작 완료하기 위한 마지막 공정인 하드베이크(hard bake) 중 필름의 색상 변화 및 빛 투과율 저하가 발생하며, 하드베이크 공정이 지나치거나 부족할 경우 PI 필름 내부에 가스가 잔류하며, 생체에 맞닿을 경우 생체에 유해하고, 전극 필름의 광학적 투과율 저하 및 색상 변화로 전극이 감싸고 있는 말초신경 내부의 혈류 변화 이미지 촬영이 어려우며, PI 필름이 장시간 생체에 이식되었을 때, 기계적 성질 변화로 필름이 깨지거나 크랙이 발생한다는 단점이 있다. However, the polyimide-based cuff electrode has a large nerve wrapping force, resulting in a lower density of nerve cells, and a change in color and light transmittance of the hard bake, If the hard bake process is excessive or insufficient, the gas remains in the PI film. If the film comes into contact with the living body, it is harmful to the living body. If the electrode film is deteriorated in optical transmittance and color change, And it is disadvantageous that when the PI film is implanted into a living body for a long time, the film is broken or cracked due to a change in mechanical properties.
이와 같은 문제점들 때문에 기존에는 PI를 기반으로 하는 커프 전극이 주를 이루었으나, 최근 페릴렌(Parylene, PPX)을 기반으로 하는 커프 전극 또한 보고되고 있다. Because of these problems, PI-based cuff electrodes are mainly used, but recently, perylene (PPX) based cuff electrodes have also been reported.
페릴렌은 PCB 및 반도체의 표면의 수분/부식 등에 대항하는 패시베이션(passivation) 및 절연층(insulation layer)으로 사용할 수 있고, 400 nm 이상의 두께에서는 핀홀(pinhole)에 대하여 자유로우며, 대부분의 형상에 절연보호코팅(conformal coating)이 가능하고, 매우 높은 화학적 안정성으로 HF와 같은 강산에 노출되어도 큰 문제가 없으며, 생체적합성이 높아 의료기기의 표면 보호 및 전기적 절연에 사용할 수 있고, 전 파장대의 광학적 투과율이 높으며(80 % 이상), 타 재료에 비해 수분 투과/흡수율이 매우 낮다는 특성이 있다. Perylene can be used as a passivation and insulation layer against moisture and corrosion of the surface of PCBs and semiconductors, free of pinholes at thicknesses of 400 nm or more, It can be used for surface protection and electrical insulation of medical devices due to its high biocompatibility, and it has high optical transmittance at all wavelength ranges. (80% or more), and the water permeation / absorption rate is very low compared to other materials.
도 3은 북경대에서 연구개발한 페릴렌 기반의 커프 전극을 보여주고 있다. 도 2 (a) PI기반의 전극과 도 3 (a)의 전극이 평면일 때는 유사한 형태임을 보이고 있다. 하지만 페릴렌 기반의 커프 전극의 경우 재료를 통해 원통 형상을 유지 할 수 없어, 별도의 스트랩 구조를 지녀 목표로 하는 말초신경의 형태에 순응하고 위치 고정이 된다. Fig. 3 shows a perylene-based cuff electrode that was developed and developed by Peking University. 2 (a) shows a similar shape when the PI-based electrode and the electrode of FIG. 3 (a) are flat. However, perylene-based cuff electrodes can not maintain a cylindrical shape through the material and have a separate strap structure to conform to the target peripheral nerve shape and position fix.
본 발명은 위에서 설명한 폴리이미드 기반 커프 전극과 페릴렌 기반 커프 전극의 문제점들을 보완하기 위한 것으로써 구조물 부분과 윈도우 부분의 소재를 달리하여 높은 생체적합도와 광학적 투과율을 만족시키는 신경 커프 전극을 제조하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the polyimide-based cuff electrode and the perylene-based cuff electrode described above, the present invention provides a nerve cuff electrode that satisfies high biocompatibility and optical transmittance by different materials of the structure portion and the window portion The purpose.
위와 같은 본원 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본원 발명의 일 실시예에 따르면 커프 형태의 전극이 개시된다. In order to accomplish the object of the present invention, a cuff-shaped electrode is disclosed according to one embodiment of the present invention.
상기 커프 형태의 전극은 상기 커프 형태의 광학적 투과율을 만족시키기 위한 윈도우부; 상기 윈도우부의 형태를 유지하기 위한 구조물부; 및 상기 구조물부 위에 형성되는 전극부를 포함하고, 상기 구조물부, 상기 전극부 및 상기 윈도우부는 이종 소재로 형성될 수 있다. Wherein the cuff-shaped electrode comprises: a window portion for satisfying the optical transmittance of the cuff shape; A structure part for maintaining the shape of the window part; And an electrode portion formed on the structure portion, wherein the structure portion, the electrode portion, and the window portion may be formed of different materials.
상기 윈도우부는 성형 후 유연성을 유지하는 소재로 형성될 수 있다. The window portion may be formed of a material that maintains flexibility after molding.
상기 윈도우부는 페릴렌, PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate) 중 적어도 하나의 소재로 형성될 수 있다. The window portion may be formed of at least one of perylene, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN).
상기 구조물부는 성형 후 고정되는 소재로 형성될 수 있다. The structure part may be formed of a material to be fixed after molding.
상기 구조물부는 폴리이미드(PI), SU-8, 액정고분자(Liquid crystal polymer, LCP) 중 적어도 하나의 소재로 형성될 수 있다. The structure part may be formed of at least one of polyimide (PI), SU-8, and liquid crystal polymer (LCP).
상기 전극부는 금(Au), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 산화이리듐(IrOx) 중 적어도 하나의 소재로 형성될 수 있다. The electrode unit may be formed of at least one of gold (Au), platinum (Pt), iridium (Ir), and iridium oxide (IrOx).
본원 발명의 다른 실시예에 따르면, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법이 개시된다. According to another embodiment of the present invention, a method for manufacturing a cuff-shaped electrode is disclosed.
상기 방법은 캐리어에 희생층을 도포하는 단계; 상기 희생층 위에 윈도우부를 도포하는 단계; 상기 윈도우부 위에 구조물부를 도포 및 패터닝하는 단계; 및 상기 패터닝된 구조물부 위에 전극부를 도포하는 단계를 포함하고, 상기 윈도우부, 상기 구조물부 및 상기 전극부는 이종 소재로 형성될 수 있다. The method includes applying a sacrificial layer to the carrier; Applying a window portion over the sacrificial layer; Applying and patterning a structure portion on the window portion; And applying an electrode portion on the patterned structure portion, wherein the window portion, the structure portion, and the electrode portion may be formed of different materials.
상기 방법은 상기 전극부를 도포하는 단계 전에, 접착층을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include a step of applying an adhesive layer before the step of applying the electrode portion.
상기 방법은 상기 전극부를 보호하기 위해 상기 윈도우부와 동일한 소재로 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include coating the electrode portion with the same material as the window portion to protect the electrode portion.
상기 방법은 상기 전극부를 보호하기 위해 도포된 층을 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further comprise exposing the applied layer to protect the electrode portion.
상기 윈도우부는 성형 후 유연성을 유지하는 소재로 형성될 수 있다. The window portion may be formed of a material that maintains flexibility after molding.
상기 윈도우부는 페릴렌, PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate) 중 적어도 하나의 소재로 형성될 수 있다. The window portion may be formed of at least one of perylene, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN).
상기 구조물부는 성형 후 고정되는 소재로 형성될 수 있다. The structure part may be formed of a material to be fixed after molding.
상기 구조물부는 폴리이미드(PI), SU-8, 액정고분자(Liquid crystal polymer) 중 적어도 하나의 소재로 형성될 수 있다. The structure portion may be formed of at least one of polyimide (PI), SU-8, and liquid crystal polymer.
상기 전극부는 금(Au), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 산화이리듐(IrOx) 중 적어도 하나의 소재로 형성될 수 있다. The electrode unit may be formed of at least one of gold (Au), platinum (Pt), iridium (Ir), and iridium oxide (IrOx).
위와 같은 본원 발명의 구성에 따르면, 커프 형태의 전극의 구조물부는 전극의 형상 및 이식 부위에 대한 위치 유지가 가능 할 정도의 강성을 갖으며, 윈도우부는 유연성을 가지는 구조를 가지고, 더 나아가서는 투명한 소재로 이루어짐으로써, 구조물부와의 조합으로 장기간 신경 세포를 최소한의 힘으로 감싸기 때문에 발생할 수 있는 신경 세포의 괴사를 막을 수 있다는 장점이 있다. According to the structure of the present invention as described above, the structure part of the cuff-shaped electrode has such a rigidity as to be able to maintain the shape of the electrode and the position with respect to the implantation part, the window part has a flexible structure, And thus it is possible to prevent necrosis of nerve cells which may occur due to long-term nerve cell wrapping with a minimum force in combination with the structure part.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명으로부터 도출되는 효과는 전술된 사항에 국한되지 않고 폭넓게 인정될 수 있음을 인지할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the effects derived from the present invention are not limited to the above description and can be widely accepted.
도 1은 현재 상업적으로 상용화된 대표적인 커프 형태의 전극을 도시한다.
도 2는 종래에 폴리이미드 기반으로 형성된 커프 형태의 전극을 도시한다.
도 3은 종래에 페릴렌을 기반으로 형성된 커프 형태의 전극을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커프 형태의 전극의 제조 방법의 개략도를 도시한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커프 형태의 전극을 도시한다. Figure 1 shows a representative commercially available electrode in the form of a cuff.
Figure 2 shows a conventional cuff-shaped electrode formed on a polyimide base.
3 shows a cuff-shaped electrode conventionally formed on a perylene basis.
Fig. 4 shows a schematic view of a method of manufacturing a cuff-shaped electrode according to an embodiment of the present invention.
Figures 5 and 6 illustrate a cuff-shaped electrode according to one embodiment of the present invention.
본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예에 대하여 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시되며, 본 발명에 따른 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다. Specific structural and functional descriptions of embodiments of the invention disclosed herein are merely illustrative for purposes of illustrating embodiments of the invention and that the embodiments according to the invention may be embodied in various forms, And should not be interpreted as being limited to the embodiments described in the application.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예는 도면에 예시되어 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Since the embodiments according to the present invention can make various changes and have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that the embodiments according to the concepts of the present invention are not intended to be limited to any particular mode of disclosure, but rather all variations, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
제1 및/또는 제2, 1차 및/또는 2차 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first and / or second, primary and / or secondary, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by these terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, '포함하다', '구비하다', '가지다' 등의 용어는 특정된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분, 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise," "include," "have," and the like, specify that there is a specified feature, number, step, operation, component, section, element, Steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, whether or not explicitly described or implied by the accompanying claims.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined herein .
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법 및 장치에 대해 상세하게 설명된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to a method and an apparatus for manufacturing a cuff-shaped electrode according to the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커프 형태의 전극의 제조 방법을 도시하고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커프 형태의 전극을 도시한다. FIG. 4 illustrates a method of manufacturing a cuff-shaped electrode according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 illustrate a cuff-shaped electrode according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조물부는 폴리이미드(PI)로 형성되고, 윈도우부는 페릴렌(PPX)으로 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the structure portion may be formed of polyimide (PI), and the window portion may be formed of perylene (PPX).
PI는 형상 및 이식 위치를 유지하는 구조물로 사용하며, PPX는 윈도우로 사용됨으로써 광학적 접근이 가능하도록 함과 동시에 생체적합성을 향상시킬 것이다. PI is used as a structure to maintain shape and implant position, and PPX can be used as a window to improve optical compatibility and biocompatibility.
이종 소재를 커프 형태의 전극에 적용함으로 하여 부족함을 상호보완하며, 도 4에 도시된 바와 같은 공정으로 제작을 할 수 있다.By applying different kinds of materials to the electrodes of the cuff type, the deficiencies can be complemented, and the production can be performed by the process as shown in FIG.
도 4를 참조하면, (a) 캐리어에 희생층을 E-빔 증발기나 스퍼터를 이용하여 도포한다. 이때 캐리어는 실리콘 웨이퍼나 유리 기판이 될 수 있으며, 희생층은 Al(알루미늄)이나 Ti(티타늄) 등의 금속이 될 수 있다.Referring to FIG. 4, (a) a sacrificial layer is applied to a carrier using an E-beam evaporator or a sputtering method. In this case, the carrier may be a silicon wafer or a glass substrate, and the sacrificial layer may be a metal such as Al (aluminum) or Ti (titanium).
(b) 희생층 위에 PPX 층을 CVD를 통해 도포한다.(b) Apply the PPX layer on the sacrificial layer by CVD.
(c) PI층을 도포 및 패터닝한다. 이 때, 감광성 PI의 경우 포토리소그래피를 통하여 패턴을 형성하며, 그렇지 않을 경우 에칭 마스크를 통해 패턴을 형성한다.(c) Coating and patterning the PI layer. At this time, in the case of photosensitive PI, a pattern is formed through photolithography, and if not, a pattern is formed through an etching mask.
(d) 전극으로써 사용할 금속을 E-빔 증발기나 스퍼터를 이용하여 도포한다. 이때 사용 할 수 있는 금속은 Au(금), Pt(백금), Ir(이리듐), IrOx(산화이리듐) 등이며, 그 목적에 따라 종류가 달라 질 수 있다. 이 금속들이 도포되기 전에 접착층으로써 사이에 Cr(크롬)이나 Ti(티탄)를 사용 할 수 있다. 또한 PI가 PPX보다 금속과의 접착성이 좋다고 알려져 있으므로, PI에 금속 증착 및 패턴을 하는 것이 전극 형성 안정성에 유리하다.(d) Apply a metal to be used as an electrode by using an E-beam evaporator or a sputtering method. The metals that can be used at this time are Au (gold), Pt (platinum), Ir (iridium), IrOx (iridium oxide) and the like. Cr (chromium) or Ti (titanium) may be used as an adhesive layer before these metals are applied. Also, since PI is known to have better adhesion to metals than PPX, it is advantageous for electrode formation stability to deposit and pattern the PI.
(e) 전극 및 도선을 보호, 절연하기 위하여 PPX를 CVD를 이용하여 도포한다. 이 때, 접착 촉매(adhesion promotor)를 이용하여 PPX-PI 및 PPX-PPX 간의 접착성을 향상시키도록 한다.(e) PPX is applied by CVD to protect and isolate electrodes and conductors. At this time, an adhesion promoter is used to improve the adhesion between PPX-PI and PPX-PPX.
(f) 전극이 노출 될 부분을 제외하고 포토레지스트(PR)를 이용하여 마스킹한다.(f) masking is performed using a photoresist (PR) except for a portion where the electrode is to be exposed.
(g) 산화 플라즈마를 통하여 PPX를 식각하여 전극부를 노출시키고, PR을 제거한다.(g) The PPX is etched through the oxidation plasma to expose the electrode portion, and the PR is removed.
(h) 희생층을 식각용액을 이용하여 제거하며, 완성된 전극을 캐리어로부터 분리한다. (h) The sacrificial layer is removed using an etching solution, and the completed electrode is separated from the carrier.
(a)-(h)까지의 공정 후 떼어낸 평면형 전극(도 5)을 금속 실린더에 감싼 후 약 섭씨 200도의 오븐에 넣고 커프 형상으로 고정한다(도 6). 이후에 실린더와 분리하여 공정을 완료한다. The planar electrode (FIG. 5) removed after the steps (a) to (h) is wrapped in a metal cylinder, and then placed in an oven at about 200 ° C. and fixed in a cuff shape (FIG. Thereafter, the process is completed by separating from the cylinder.
도 6을 참조하면, 위 공정을 통하여 형성된 커프 형태의 전극이 도시된다. Referring to FIG. 6, a cuff-shaped electrode formed through the above process is shown.
커프 형태의 전극은 상기 커프 형태를 유지하기 위한 구조물부(601); 상기 구조물부(601) 위에 형성되는 전극부(602); 및 상기 구조물부(601) 사이에 형성되는 윈도우부(603)를 포함하고, 상기 구조물부, 상기 전극부 및 상기 윈도우부는 이종 소재로 형성될 수 있다. The cuff-shaped electrode includes a
본원 발명에서는 윈도우부가 PPX와 같은 유연성 및 광투과성, 낮은 수분/ 가스투과율을 가지는 소재를 이용하고 있기 때문에, 장기간 이식 시에 발생하는 균열 및 파손을 방지할 수 있고, 신경을 감싸는 힘으로 인한 신경 세포의 밀도 감소 및 괴사를 방지할 수 있으며, 광학적 투과율을 높일 수 있고, PI의 가스 제거에 대한 부적합성으로 인한 생체에 대한 문제를 해소할 수 있다. 또한, 구조물부는 PI와 같은 고정성을 가지는 소재로 이루어져 있기 때문에, 형상 유지를 위한 별도의 장치가 필요하지 않고, 신경 표면 전면에 밀착될 수 있다는 효과를 가질 수 있다. In the present invention, since the window portion uses a material having flexibility and light transmittance and a low water / gas permeability such as PPX, it is possible to prevent cracks and breakage that occur during long-term implantation, The density reduction and necrosis of the PI can be prevented, the optical transmittance can be increased, and the problem of the living body due to the inadequacy of PI gas removal can be solved. Further, since the structure part is made of a material having a fixing property such as PI, it is possible to have an effect that it is possible to adhere to the entire surface of the nerve surface without requiring a separate device for maintaining the shape.
본원 발명에 따른 공정에 있어서, PI의 경우 다양한 회사에서 많은 제품들을 출시하고 있어, 열적 특성이 모두 다르다는 점을 고려할 수 있다. PI 필름의 재형상을 위한 온도를 문헌을 통해서 확인한 결과, Richard Blaine International, Inc. 의 VTEC-PI1388을 사용하였을 때 섭씨 340도의 오븐에 2시간동안 넣어두었다. 그리고 HD MicroSystems (혹은 DuPont)의 PI2611은 섭씨 230도의 오븐에서 1시간동안 열에 노출 되었다. 이 두 PI의 경우 공정온도가 매우 높으며, 유리전이온도 또한 각각 섭씨 320도, 360도이다. 이 두 PI가 아닌 Fujifilm 사의 Durimide 7500 시리즈의 경우 공정온도가 앞선 두 제품에 비해 낮으며, 유리전이 온도 또한 285도로 매우 낮아 전극의 재형상화(reshape)를 위한 공정온도가 낮을 것으로 예상된다. 결론적으로, 이 제품과 유사하거나 유리전이 온도가 더 낮은 PI를 활용 하였을 때 본 발명을 더 쉽게 구현 할 수 있을 것이라 판단된다. In the process according to the present invention, it is possible to consider that the PI has many different products in various companies, and that the thermal characteristics are different from each other. The temperature for the reshaping of the PI film was checked by literature, and the results were obtained from Richard Blaine International, Inc. Of VTEC-PI1388 was placed in an oven at 340C for 2 hours. And HD MicroSystems (or DuPont) PI2611 was exposed to heat for 1 hour in an oven at 230 degrees Celsius. For these two PIs, the process temperature is very high and the glass transition temperature is also 320 ° C and 360 ° C, respectively. For the Durimide 7500 series of Fujifilm, not these two PIs, the process temperature is lower than the previous two products, and the glass transition temperature is also very low at 285 degrees, which is expected to lower the process temperature for reshape of the electrode. As a result, it is considered that the present invention can be implemented more easily when a PI similar to this product or having a lower glass transition temperature is utilized.
페릴렌 (특히, 페릴렌-C)의 유리전이 온도와 녹는점은 각각 섭씨 90도와 290도로 알려져 있으며, 200도 이하의 온도에서는 공정이 가능한 것으로 알려져 있어 공정온도는 큰 문제가 되지 않는다. The glass transition temperature and melting point of perylene (especially perylene-C) are known to be 90 degrees and 290 degrees Celsius, respectively, and the process temperature is known to be processable at temperatures below 200 degrees Celsius, so the process temperature is not a big problem.
본원 발명의 다른 실시예에 따르면, 구조물부는 SU-8 또는 액정고분자로 대체될 수 있고, 윈도우부는 PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate) 또는 PEN(Polyethylene Naphthalate)로 대체될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the structure part may be replaced with SU-8 or a liquid crystal polymer, and the window part may be replaced with PDMS (Polydimethylsiloxane), PET (polyethylene terephthalate) or PEN (Polyethylene Naphthalate).
윈도우부에 PDMS를 활용할 경우, PDMS는 식각이 어렵기 때문에, (g) 단계에서 스탬핑이나 몰딩 방식으로 접근해야 한다. When PDMS is used in the window portion, since PDMS is difficult to etch, it should be accessed by stamping or molding in step (g).
또한, 윈도우부에 PET 또는 PEN을 활용할 경우, 원재료가 박막 형태이기 때문에, 실리콘 웨이퍼나 유리 기판 위에 임시로 부착하거나, 구조물부를 샌드위치 구조로 덮어야 하기 때문에 새로운 부착 공정이 필요하여 접착 공정이 추가될 수 있다. In addition, when PET or PEN is used in the window portion, since the raw material is a thin film, it is necessary to temporarily adhere to a silicon wafer or a glass substrate, or to cover the structure portion with a sandwich structure. have.
Claims (15)
상기 커프 형태의 광학적 투과율을 만족시키기 위한 윈도우부;
상기 윈도우부의 형태를 유지하기 위한 구조물부;
상기 구조물부 위에 형성되는 전극부; 및
상기 전극부 위에 도포되는 보호층;
을 포함하고,
상기 구조물부, 상기 전극부 및 상기 윈도우부는 이종 소재이고, 상기 윈도우부 및 상기 보호층은 동일한 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극.In a cuff-shaped electrode,
A window portion for satisfying the cuff-shaped optical transmittance;
A structure part for maintaining the shape of the window part;
An electrode part formed on the structure part; And
A protective layer applied over the electrode portion;
/ RTI >
Wherein the structure portion, the electrode portion, and the window portion are different materials, and the window portion and the protection layer are formed of the same material.
상기 윈도우부는 성형 후 유연성을 유지하는 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극.The method according to claim 1,
And the window portion is formed of a material that maintains flexibility after molding.
상기 윈도우부는 페릴렌, PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate) 중 적어도 하나의 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극.3. The method of claim 2,
Wherein the window portion is formed of at least one material selected from the group consisting of perylene, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN).
상기 구조물부는 성형 후 고정되는 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극.The method according to claim 1,
Wherein the structure portion is formed of a material to be fixed after molding.
상기 구조물부는 폴리이미드(PI), SU-8, 액정고분자(Liquid crystal polymer) 중 적어도 하나의 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극. 5. The method of claim 4,
Wherein the structure portion is formed of at least one of polyimide (PI), SU-8, and a liquid crystal polymer.
상기 전극부는 금(Au), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 산화이리듐(IrOx) 중 적어도 하나의 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극. The method according to claim 1,
Wherein the electrode portion is formed of at least one of gold (Au), platinum (Pt), iridium (Ir), and iridium oxide (IrOx).
캐리어에 희생층을 도포하는 단계;
상기 희생층 위에 윈도우부를 도포하는 단계;
상기 윈도우부 위에 구조물부를 도포 및 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 구조물부 위에 전극부를 도포하는 단계;
상기 전극부를 보호하기 위해 상기 윈도우부와 동일한 소재로 도포하는 단계; 및
상기 전극부를 보호하기 위해 도포된 층을 노출시키는 단계;
를 포함하고,
상기 윈도우부, 상기 구조물부 및 상기 전극부는 이종 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법.A method for manufacturing a cuff-shaped electrode,
Applying a sacrificial layer to the carrier;
Applying a window portion over the sacrificial layer;
Applying and patterning a structure portion on the window portion;
Applying an electrode portion over the patterned structure portion;
Applying the same material as the window portion to protect the electrode portion; And
Exposing the applied layer to protect the electrode portion;
Lt; / RTI >
Wherein the window portion, the structure portion, and the electrode portion are formed of different materials.
상기 전극부를 도포하는 단계 전에, 접착층을 도포하는 단계를 더 포함하는, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법.8. The method of claim 7,
Further comprising the step of applying an adhesive layer prior to applying the electrode portion.
상기 윈도우부는 성형 후 유연성을 유지하는 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the window portion is formed of a material that maintains flexibility after molding.
상기 윈도우부는 페릴렌, PDMS(polydimethylsiloxane), PET(polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene Naphthalate) 중 적어도 하나의 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the window portion is formed of at least one material selected from the group consisting of perylene, polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN).
상기 구조물부는 성형 후 고정되는 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the structure portion is formed of a material to be fixed after molding.
상기 구조물부는 폴리이미드(PI), SU-8, 액정고분자(Liquid crystal polymer) 중 적어도 하나의 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the structure portion is formed of at least one of polyimide (PI), SU-8, and a liquid crystal polymer.
상기 전극부는 금(Au), 백금(Pt), 이리듐(Ir), 산화이리듐(IrOx) 중 적어도 하나의 소재로 형성되는, 커프 형태의 전극을 제조하기 위한 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the electrode portion is formed of at least one of gold (Au), platinum (Pt), iridium (Ir), and iridium oxide (IrOx).
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