KR101452908B1 - ３차원 신경 전극의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

３차원 신경 전극의 제조 방법 및 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 신경 전극 제조 장치는 평면형 신경 전극의 하부에 위치하는 하판, 상기 평면형 신경 전극의 상부에 위치하는 상판 및 상기 상판 및 상기 하판에 연결되어 상기 상판 및 상기 하판에 열 또는 압력을 가하는 열압력부를 포함하며, 상기 상판과 상기 하판 중 어느 하나는 양각의 형태인 볼록부를 포함하고 다른 하나는 음각의 형태인 오목부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 액정폴리머 기판 위에 2차원 평면 신경 전극을 구현한 후 신경 전극 제조 장치에 의해 열 또는 압력을 가하여 3차원 신경 전극을 제조함으로써, 3차원 신경 전극에 대한 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.

Description

３차원 신경 전극의 제조 방법 및 제조 장치{METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING 3-DIMENSIONAL PROTRUDING NEURAL ELECTRODE}
본 발명은 3차원 신경 전극의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 3차원 신경 전극에 대한 제조 공정을 단순화시킬 수 있고 또한 임의의 모양의 3차원 신경 전극을 형성할 수 있는 3차원 신경 전극의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
신경 전극 어레이(이하 신경 전극)는 망막, 와우, 뇌피질, 심뇌, 척수 등의 신경을 전기적으로 자극하거나 신경 신호를 기록할 수 있다. 이러한 신경 전극의 생산 과정에 생체적합한 폴리머 물질을 기반으로 한 반도체 공정을 적용한 결과, 신경 전극을 미세화시킬 수 있으며 또한 신경 전극의 생산량을 극대화시킬 수 있다.
초기의 폴리머 신경 전극은 2차원 평면 형태였으나, 이후에는 3차원 입체 형태로 개발되었는데, 이는 3차원 입체 형태의 신경 전극이 2차원 평면 형태의 신경 전극보다 더 많은 장점을 가지고 있기 때문이다.
예를 들면, 신경 전극이 3차원 입체 형태일 경우 신경 세포에 대한 자극 역치가 낮아질 수 있다. 신경 전극이 3차원 입체 형태일 경우 세포 쪽으로 돌출될 수 있으므로 2차원 평면 형태일 경우보다 신경 세포와 신경 전극 간의 거리가 줄어들게 되기 때문이다.
또한, 신경 전극이 3차원 입체 형태일 경우 이웃하는 전극과 전류/전기장이 겹칠 확률이 줄어들게 되므로 2차원 평면 형태일 경우보다 이웃하는 전극 간의 간섭이 줄어들 수 있다.
그러나, 이러한 장점을 갖는 3차원 신경 전극 어레이를 형성하는 방법에 있어, 종래의 공정 방법은 몇가지 단점을 가지고 있다.
구체적으로, 종래의 공정에 따른 신경 전극 형성 방법은 매우 복잡하다. 예를 들면, 마스크(mask) 및 노광 작업이 수차례 반복 수행되어야 하며 또한 3차원의 돌출된 구조를 형성하기 위하여 도금 공정 역시 수행되어야 한다.
또한, 종래의 공정에 따르면, 형성될 수 있는 3차원 신경 전극의 높이 및 형태가 제약된다. 예를 들면, 논문 Sensors, Vol. 8, Issue. 9 (2008년 09월 발행)에서는 신경 전극의 돌출 구조가 원통형 또는 버섯형으로 제약된다고 제시하고 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2013-0015128
본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 3차원 신경 전극에 대한 제조 공정을 단순화시킬 수 있고 또한 임의의 모양의 3차원 신경 전극을 형성할 수 있는 3차원 신경 전극의 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 3차원 신경 전극에 대한 제조 공정을 단순화시킬 수 있고 또한 임의의 모양의 3차원 신경 전극을 형성할 수 있는 3차원 신경 전극의 제조 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 신경 전극 제조 장치는 평면형 신경 전극의 하부에 위치하는 하판, 상기 평면형 신경 전극의 상부에 위치하는 상판 및 상기 상판 및 상기 하판에 연결되어 상기 상판 및 상기 하판에 열 또는 압력을 가하는 열압력부를 포함하며, 상기 상판과 상기 하판 중 어느 하나는 양각의 형태인 볼록부를 포함하고 다른 하나는 음각의 형태인 오목부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상판은 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 하판은 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 하판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 밀어주고 상기 상판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 할 수 있다.
또한, 상기 하판은 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 상판은 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 상판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 밀어주고 상기 하판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 할 수 있다.
또한, 상기 상판과 상기 하판 각각에는, 상기 상판, 상기 하판, 및 상기 평면형 신경 전극을 정렬시키기 위한 정렬부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 상판 및 상기 하판 각각은 받침대부를 더 포함하고, 상기 받침대부는 상기 상판과 상기 하판이 맞닿았을 때 상기 상판과 상기 하판 사이에 이격 거리가 생기게 할 수 있다.
또한, 상기 이격 거리는, 상기 평면형 신경 전극의 두께와 일치할 수 있다.
또한, 상기 평면형 신경 전극은, 상기 하판 상에 배치되는 제1 폴리머 필름층, 상기 제1 폴리머 필름층 상에 배치되는 도전성 금속 및 상기 도전성 금속 상에 배치되는 제2 폴리머 필름층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 폴리머 필름층은, 상기 도전성 금속이 노출될 수 있도록 하는 개구부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 폴리머 필름층 및 제2 폴리머 필름층은 액정폴리머 (Liquid Crystal Polymer, LCP)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전성 금속은 금(Au), 백금(Pt) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 상판과 하판을 포함하는 3차원 신경 전극 제조 장치를 이용해서 3차원 신경 전극을 제조하는 방법은, 평면형 신경 전극을 제조하는 단계, 상기 평면형 신경 전극을 상기 하판과 상기 상판 사이에 배치하는 단계 및 상기 상판과 하판을 서로 밀착시킨 뒤 열 또는 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 평면형 신경 전극을 제조하는 단계는, 상기 하판 상에 제1 폴리머 필름층을 배치하는 단계, 상기 제1 폴리머 필름층 상에 도전성 금속을 배치하는 단계 및 상기 도전성 금속 상에 제2 폴리머 필름층을 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 폴리머 필름층은, 상기 도전성 금속이 노출될 수 있도록 하는 개구부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 폴리머 필름층 및 제2 폴리머 필름층은 액정폴리머 (Liquid Crystal Polymer, LCP)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전성 금속은 금(Au), 백금(Pt) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 상판은 음각의 형태인 오목부를 더 포함하고, 상기 하판은 양각의 형태인 볼록부를 더 포함하며, 상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 하판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 밀어주고 상기 상판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 할 수 있다.
또한, 상기 하판은 음각의 형태인 오목부를 더 포함하고, 상기 상판은 양각의 형태인 볼록부를 더 포함하며, 상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 상판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 밀어주고 상기 하판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 할 수 있다.
또한, 상기 평면형 신경 전극과 상기 하부 사이에 제1 내열성 필름을 배치하는 단계 및 상기 평면형 신경 전극과 상기 상부 사이에 제2 내열성 필름을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 상판과 상기 하판 각각에는, 상기 상판, 상기 하판, 및 상기 평면형 신경 전극을 정렬시키는 정렬부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 정렬부를 이용해서 상기 상판, 상기 하판, 및 상기 평면형 신경 전극을 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정렬부는 핀(pin)부 및 홀(hole)부를 포함하며, 상기 핀부는 상기 홀부에 부합되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 내열성 필름은, 테플론 필름인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 내열성 필름의 두께는 상기 제2 내열성 필름의 두께와 상이한 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원으로 형성된 신경 전극과 신경 세포와의 관계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 3차원 신경 전극의 형태를 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 3차원 신경 전극을 신경 전극 제조 장치를 이용해서 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 3차원 신경 전극을 신경 전극 제조 장치를 이용해서 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 신경 전극의 형성 높이가 조절될 수 있음을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 신경 전극을 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2의 3차원 신경 전극을 신경 전극 제조 장치를 이용해서 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 2의 3차원 신경 전극을 신경 전극 제조 장치를 이용해서 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
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.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 3차원으로 형성된 신경 전극과 신경 세포와의 관계를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 신경 전극(100,102)은 돌출형인 3차원 입체 형태로 형성되어 있다. 2차원의 신경 전극보다 돌출형 3차원 신경 전극(100,102)의 경우에 신경 세포(110)와 신경 전극(100,102) 간의 거리가 돌출된 길이만큼 줄어들게 된다(120 및 122의 화살표 참조). 따라서, 신경 세포(110)와의 자극 역치를 낮출 수 있다.
또한, 식별번호 (120,122)의 화살표를 참조하면, 신경 전극(100,102)이 3차원 입체 형태일 경우 이웃하는 전극과 전류/전기장이 겹칠 확률이 줄어들게 된다. 따라서, 신경 전극이 2차원 평면 형태인 경우보다 이웃하는 신경 전극 간의 간섭이 줄어들 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 3차원 신경 전극의 형태를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 신경 전극(200)은 도 1에서 도시된 신경 전극과 같이 볼록하게 돌출된 형태일 수 있으며, 다만 이러한 이러한 형태로 제한되지 않고 오목한 형태일 수 있다.
신경 전극(200)은 제1 폴리머 필름층(210) 및 제2 폴리머 필름층(212)과 도전성 금속(220)으로 형성될 수 있다. 제1 폴리머 필름층(210) 위에 도전성 금속(220)이 배치될 수 있으며, 다시 그 위에 다시 제2 폴리머 필름층(212)이 배치된 형태일 수 있다.
여기서 제1 폴리머 필름층(210)과 제2 폴리머 필름층(212)은 절연성을 갖는 폴리머일 수 있으며, 바람직하게는 액정폴리머 (Liquid Crystal Polymer, LCP) 일 수 있으나, 다만 이러한 물질로 제한되는 것은 아니다.
제2 폴리머 필름층(212)은 개구부(213)를 포함하며, 이러한 개구부(213)로 도전성 금속(220)이 노출될 수 있다. 폴리머 필름층(210,212)은 절연성을 갖기 때문에 신경 세포를 전기적으로 자극하거나 신경 신호를 기록할 수 없지만, 도전성 금속(220)은 전기 전도성을 갖는 금속이기 때문에 신경 세포를 전기적으로 자극하거나 신경 신호를 기록할 수 있다. 따라서, 제2 폴리머 필름층(212)에 개구부(213)를 둠으로써 제1 폴리머 필름층(210)과 제2 폴리머 필름층(212) 사이에 배치된 도전성 금속(220)을 노출시킬 수 있으며, 이와 같이 노출된 도전성 금속(220)이 신경 세포를 전기적으로 자극하거나 신경 신호를 기록할 수 있는 것이다. 여기서, 개구부(213)는 위에서 내려다 보았을 때 원형일 수 있으며, 다만 이와는 다른 형태일 수 있다.
도전성 금속(220)에 대해 살펴보면, 도전성 금속(220)은 전기 전도성을 갖는 물질이어야 한다. 신경 세포를 전기적으로 자극하거나 신경 세포의 신경 신호를 기록할 수 있어야 하기 때문이다.
또한, 도전성 금속(220)은 사람 등의 체내에 삽입되었을 때 면역 반응이나 거부 반응이 적은 물질이어야 한다. 면역 반응이나 거부 반응은 신경 전극(200) 주변에 글라이오시스(gliosis)를 형성하게 하여 신경 전극(200)의 전기적 신호의 흐름을 방해할 수 있기 때문이다.
따라서, 이러한 특징들에 부합되는 도전성 금속(220)은 바람직하게는 금(Au) 또는 백금(Pt) 등 일 수 있으며, 다만 이러한 물질로 제한되는 것은 아니다.
한편, 도 2에 도시된 신경 전극(200)은, 제1 폴리머 필름층(210) 상에 도전성 금속(220)이 배치되고 그 위에 다시 제2 폴리머 필름층(212)이 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이러한 형태로 제한되지 않고 다른 형태일 수 있다. 예를 들면, 도면에는 도시되지 않았지만 본 발명의 다른 실시예에 따르면 제1 폴리머 필름층 상에 도전성 금속이 배치될 뿐 제2 폴리머 필름층이 그 위에 다시 배치되지 않을 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 2의 신경 전극을 신경 전극 제조 장치를 이용해서 제조하는 방법을 도시한 도면이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 전극(200)은 신경 전극 제조 장치(300)를 이용해서 제조될 수 있다. 이러한 신경 전극 제조 장치(300)는 상판(302)과 하판(304)을 포함할 수 있다.
신경 전극 제조 장치(300)의 상판(302)과 하판(304)은 신경 전극(200)을 3차원 입체 형태로 제조할 수 있도록 서로 쌍을 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들면 상판(302)이 오목부(306)를 포함하고 있으면 하판(304)은 상판(302)의 오목부(306)와 쌍을 이루도록 볼록부(308)를 포함할 수 있다. 상판(302)의 오목부(306)는 하판(304)의 볼록부(308)와 서로 맞닿음으로써 오목부(306)와 볼록부(308) 사이에 위치한 신경 전극(200)을 3차원 형태로 형성할 수 있다. 여기서, 상판(302)의 오목부(306)와 하판(304)의 볼록부(308)의 형태는 도시된 형태로 제한되지 않고 다른 임의의 형태를 가질 수 있다.
이러한 신경 전극 제조 장치(300)의 상판(302)과 하판(304)은 (도면에는 도시되지 않은)히팅프레스에 연결될 수 있다. 히팅프레스는 상판(302)과 하판(304)에 열 또는 압력을 가해서 신경 전극(200)을 3차원으로 형성할 수 있다.
한편, 상판(302)과 하판(304) 사이에는 도 2의 신경 전극(200)을 구성하는 제1 폴리머 필름층(210), 제2 폴리머 필름층(212) 및 도전성 금속(220)이 배치될 수 있다.
또한, 상판(302)과 신경 전극(200) 사이 및 하판(304)과 신경 전극(200) 사이에는 각각 내열성 필름(310,312)이 배치될 수 있다. 내열성 필름(310,312)은 신경 전극 제조 장치(300)의 상판(302)과 하판(304)이 (도면에는 도시되지 않은)히팅프레스에 의해 열과 압력을 받아서 압착되었을 때, 제1 및 제2 폴리머 필름층(210,212)이 각각 하판(304)과 상판(302)에 녹아서 들러붙는 것을 방지하는 역할을 한다. 이 때, 내열성 필름(310,312)은 바람직하게는 테플론(teflon) 재질일 수 있으며, 이 경우 내열성 필름(310,312)의 두께는 바람직하게는 50㎛에서 100㎛일 수 있으나, 다만 이러한 재질 또는 두께에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 도 2의 신경 전극(200)을 형성하는 방법을 설명하기로 한다.
도 2의 신경 전극(200)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 신경 전극 제조 장치(300)에 의해 제조될 수 있다. 먼저, 제1 폴리머 필름층(210) 상에 도전성 금속(220)을 배치한 뒤, 그 위에 제2 폴리머 필름층(212)을 배치할 수 있다. 그 뒤, 배치된 제1 폴리머 필름층(210), 도전성 금속(220) 및 제2 폴리머 필름층(212)을 신경 전극 제조 장치(300)의 상판(302)과 하판(304) 사이에 위치시킨다.
이 때, 신경 전극 제조 장치(300)의 상판(302)과 제2 폴리머 필름층(212) 사이 및 신경 전극 제조 장치(300)의 하판(304)과 제1 폴리머 필름층(210) 사이에 각각 내열성 필름(310,312)을 위치시킬 수 있다. 제1 및 제2 폴리머 필름층(210,212)이 각각 하판(304)과 상판(302)에 들러붙는 것을 방지하기 위한 것이다. 다만, 필요에 따라서는 내열성 필름(310,312)을 위치시키지 않을 수도 있으나, 이하에서는 내열성 필름(310,312)을 위치시킨 것을 전제로 설명하기로 한다.
다음으로, 신경 전극 제조 장치(300)의 상판(302)과 하판(304)에 연결된 히팅프레스는 열과 압력을 가하여 상판(302)과 하판(304)을 맞닿도록 한다. 여기서 상판(302)과 하판(304)은 신경 전극(200)이 3차원 형태를 가질 수 있도록 서로 쌍을 이루는 형상(306,308)을 가질 수 있다.
이 때, 히팅프레스가 열과 압력을 가하는 방법에 있어서, 처음에는 압력을 주지 않고 열을 가하다가, 온도가 섭씨 200도를 넘어갔을 때부터 압력을 서서히 가하는 것이 바림직하다.
마지막으로, 히팅프레스가 열을 가하지 않은 상태에서 신경 전극(200)을 식힌 뒤 압력을 풀어서 상판(302)과 하판(304)이 서로 분리되도록 하면, 3차원 형태의 신경 전극(200)이 형성될 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 신경 전극 제조 장치(300)를 사용함으로써 단 한번의 열압력 성형으로 신경 전극(200)을 3차원으로 형성할 수 있다.
또한, 신경 전극 제조 장치(300)의 상판(302)과 하판(304)의 형상(306,308)에 따라서 다양한 형태의 신경 전극(200)을 손쉽게 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 신경 전극 제조 장치(300)를 이용하여 신경 전극(200)이 형성되는 높이를 조절할 수 있다. 도 3c는 신경 전극(22)의 높이가 조절될 수 있음을 도시하는 도면이다.
도 3c를 참조하면, 신경 전극(200)의 높이는 내열성 필름(310,312)의 두께를 달리함으로써 조절될 수 있다. 예를 들면, 제1 내열성 필름(310)의 두께를 제2 내열성 필름(312)의 두께보다 두껍게 하는 경우 더 낮은 위치에 신경 전극(200)이 형성될 수 있으며, 이 경우 도 3c에서 볼 수 있는 바와 같이 볼록부(308)의 형태가 보다 선명하게 복제될 수 있다.
반면, 제1 내열성 필름(310)의 두께를 제2 내열성 필름(312)의 두께보다 얇게 하는 경우에는 상대적으로 더 높은 위치에 신경 전극(200)이 형성되며, 이 경우에는 볼록부(308)의 형태가 전술한 것보다 덜 선명하게 복제될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 3차원 신경 전극의 형태를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 형성된 3차원 신경 전극(202)은 도 2에 도시된 3차원 신경 전극(200)과는 달리 오목한 형태의 신경 전극(202)일 수 있다.
오목한 형태의 신경 전극(202)은 볼록한 형태의 신경 전극(200)과 형태만 상이할 뿐, 신경 전극(202)이 갖는 구성은 볼록한 형태의 신경 전극(200)과 동일하다. 따라서, 신경 전극(202)의 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 오목한 형태의 신경 전극(202)을 제조하기 위한 신경 전극 제조 장치는 볼록한 형태의 신경 전극(200)을 제조하기 위한 신경 전극 제조 장치(300)와 대부분의 구성이 동일하되, 상판과 하판에서 튀어나온 부분과 오목하게 파인 부분이 서로 상이할 뿐이다. 따라서, 신경 전극 제조 장치의 각 구성 및 신경 전극 제조 장치를 이용해서 오목한 형태의 신경 전극을 제조하는 방법에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경 전극 제조 장치를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 2의 신경 전극(200)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 신경 전극 제조 장치(400)에 의해 제조될 수 있다. 먼저, 제1 폴리머 필름층(210) 상에 도전성 금속(220)을 적층한 뒤, 그 위에 제2 폴리머 필름층(212)을 적층할 수 있다. 그 뒤, 적층된 제1 폴리머 필름층(210), 도전성 금속(220) 및 제2 폴리머 필름층(212)을 신경 전극 제조 장치(400)의 상판(402)과 하판(404) 사이에 위치시킨다.
이 때, 신경 전극 제조 장치(400)의 하판(404)과 제1 폴리머 필름층(210) 사이 및 신경 전극 제조 장치(400)의 상판(402)과 제2 폴리머 필름층(212) 사이에는 제2 내열성 필름(312) 및 제1 내열성 필름(310)이 각각 배치될 수 있다. 제2 내열성 필름 및 제1 내열성 필름(312,310)은 제1 및 제2 폴리머 필름층(210,212)이 각각 하판(404)과 상판(404)에 들러붙는 것을 방지하기 위한 것이다. 다만, 필요에 따라서는 제1 및 제2 내열성 필름(310,312)을 위치시키지 않을 수도 있으나, 이하에서는 제1 및 제2 내열성 필름(310,312)을 위치시킨 것을 전제로 설명하기로 한다.
다음으로, 신경 전극 제조 장치(400)의 상판(402)과 하판(404)에 연결된 히팅프레스는 열과 압력을 가하여 상판(402)과 하판(404)이 맞닿도록 할 수 있다. 여기서 상판(402)과 하판(404)은 신경 전극(200)이 3차원 형태를 가질 수 있도록 서로 쌍을 이루는 형상(306,308)을 가질 수 있다.
여기서, 도 3a 및 도 3b와는 다르게, 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경 전극 제조 장치(400)는 상판(402)에 홀(hole)(430)을 더 포함할 수 있으며 하판(404)에 핀(pin)(432)을 더 포함할 수 있다.
홀(430)과 핀(432)은 신경 전극 제조 장치(400)의 상판(402)과 하판(404), 제1 및 제2 폴리머 필름층(210,212), 도전성 금속(220), 제1 및 제2 내열성 필름(310,312)을 고정시킬 수 있으며 또한 정렬시킬 수 있다. 상판(402)과 하판(404)에 열과 압력을 가하여 신경 전극(200)을 제조함에 있어, 각 구성이 놓여지는 위치에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위해서이다.
추가로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 신경 전극 제조 장치(400)의 상판(402)과 하판(404)은 각각 받침대부(440 내지 443)를 더 포함할 수 있다. 받침대부(440)는 신경 전극 제조 장치(400)의 상판(402)이 하판(404)에 완전하게 밀착되지 않도록 이격 거리를 유지할 수 있게 해준다. 상판(402)과 하판(404)에 연결되는 히팅프레스에 의해 압력이 가해지는 도중, 과도한 압력이 가해질 경우 신경 전극(200)이 손상되는 것을 방지하기 위해서이다.
이 때, 이격 거리는 바람직하게는 평면형 신경 전극의 두께와 일치하거나 또는 평면형 신경 전극의 두께에 제1 및 제2 내열성 필름의 두께를 합한 두께와 일치할 수 있으나, 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
마지막으로, 히팅프레스가 열을 가하지 않은 상태로 신경 전극(200)을 식힌 뒤 압력을 풀어서 상판(402)과 하판(404)이 서로 분리되도록 하면, 3차원 형태의 신경 전극(200)이 형성될 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 신경 전극 제조 장치(400)를 사용함으로써 단 한번의 열압력 성형으로 신경 전극(200)을 3차원으로 형성할 수 있다.
또한, 신경 전극 제조 장치(400)의 상판(402)과 하판(404)의 형상(406,408)에 따라서 다양한 형태의 신경 전극(200)을 손쉽게 형성할 수 있다.
추가로, 신경 전극 제조 장치(400)의 핀(432)과 홀(430)을 이용해서 신경 전극과 신경 전극 제조 장치(400)의 각 구성이 고정되서 정렬될 수 있도록 할 수 있다.
추가로, 신경 전극 제조 장치(400)의 받침대부(440)는 상판(402)과 하판(404)에 가해지는 압력이 과도해져서 신경 전극(200)이 손상되는 것을 방지하도록 할 수 있다.
한편, 신경 전극(200)이 형성되는 높이가 조절될 수 있음은 전술한 바와 같으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 : 신경 전극
210 : 제1 폴리머 필름층 212 : 제2 폴리머 필름층
220 : 도전성 금속
302 : 상판 304 : 하판
310, 312 : 내열성 필름

Claims (23)

  1. 평면형 신경 전극의 하부에 위치하는 하판;
    상기 평면형 신경 전극의 상부에 위치하는 상판; 및
    상기 상판 및 상기 하판에 연결되어 상기 상판 및 상기 하판에 열 또는 압력을 가하는 열압력부를 포함하며,
    상기 상판과 상기 하판 중 어느 하나는 양각의 형태인 볼록부를 포함하고, 상기 상판과 상기 하판 중 다른 하나는 음각의 형태인 오목부를 포함하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판은 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 하판은 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 하판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 밀어주고 상기 상판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하판은 오목부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 상판은 볼록부를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 상판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 밀어주고 상기 하판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판과 상기 하판 각각에는,
    상기 상판과 상기 하판을 상기 평면형 신경 전극과 정렬시키기 위한 정렬부가 형성된,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상판 및 상기 하판 각각은 받침대부를 더 포함하고,
    상기 받침대부는 상기 상판과 상기 하판이 맞닿았을 때 상기 상판과 상기 하판 사이에 이격 거리가 생기게 하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이격 거리는,
    상기 평면형 신경 전극의 두께와 일치하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 평면형 신경 전극은,
    상기 하판 상에 배치되는 제1 폴리머 필름층;
    상기 제1 폴리머 필름층 상에 배치되는 도전성 금속; 및
    상기 도전성 금속 상에 배치되는 제2 폴리머 필름층을 포함하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 폴리머 필름층은,
    상기 도전성 금속이 노출될 수 있도록 하는 개구부를 더 포함하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 폴리머 필름층 및 상기 제2 폴리머 필름층은 액정폴리머 (Liquid Crystal Polymer, LCP)를 포함하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 도전성 금속은 금(Au), 백금(Pt) 중 어느 하나를 포함하는,
    3차원 신경 전극 제조 장치.
  11. 상판과 하판을 포함하는 3차원 신경 전극 제조 장치를 이용해서 3차원 신경 전극을 제조하는 방법에 있어서,
    평면형 신경 전극을 제조하는 단계;
    상기 평면형 신경 전극을 상기 하판과 상기 상판 사이에 배치하는 단계; 및
    상기 상판과 상기 하판을 서로 밀착시킨 뒤 열 또는 압력을 가하는 단계를 포함하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 평면형 신경 전극을 제조하는 단계는,
    상기 하판 상에 제1 폴리머 필름층을 배치하는 단계;
    상기 제1 폴리머 필름층 상에 도전성 금속을 배치하는 단계; 및
    상기 도전성 금속 상에 제2 폴리머 필름층을 배치하는 단계를 포함하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 폴리머 필름층은,
    상기 도전성 금속이 노출될 수 있도록 하는 개구부를 더 포함하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 폴리머 필름층 및 상기 제2 폴리머 필름층은 액정폴리머 (Liquid Crystal Polymer, LCP)를 포함하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 도전성 금속은 금(Au), 백금(Pt) 중 어느 하나를 포함하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 상판은 음각의 형태인 오목부를 더 포함하고,
    상기 하판은 양각의 형태인 볼록부를 더 포함하며,
    상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 하판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 밀어주고 상기 상판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 하판은 음각의 형태인 오목부를 더 포함하고,
    상기 상판은 양각의 형태인 볼록부를 더 포함하며,
    상기 상판과 상기 하판이 맞닿게 되면, 상기 상판의 볼록부는 상기 평면형 신경 전극을 상부에서 하부로 밀어주고 상기 하판의 오목부는 상기 평면형 신경 전극을 하부에서 상부로 눌러줌으로써 상기 평면형 신경 전극이 3차원 형태를 가지도록 하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 평면형 신경 전극과 상기 하판 사이에 제1 내열성 필름을 배치하는 단계; 및
    상기 평면형 신경 전극과 상기 상판 사이에 제2 내열성 필름을 배치하는 단계를 더 포함하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  19. 제 11 항에 있어서,
    상기 상판과 상기 하판 각각에는,
    상기 상판과 상기 하판을 상기 평면형 신경 전극과 정렬시키기 위한 정렬부가 형성된,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 정렬부를 이용해서 상기 상판, 상기 하판, 및 상기 평면형 신경 전극을 정렬시키는 단계를 더 포함하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 정렬부는 핀(pin)부 및 홀(hole)부를 포함하며,
    상기 핀부는 상기 홀부에 부합되도록 형성되는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 내열성 필름은,
    테플론 필름인 것을 특징으로 하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 내열성 필름의 두께는 상기 제2 내열성 필름의 두께와 상이한 것을 특징으로 하는,
    3차원 신경 전극을 제조하는 방법.
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