KR20150136286A - Electrode arrangement and method for producing the same - Google Patents

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김소희
정진모
추남선
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광주과학기술원
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Abstract

The present invention relates an electrode arrangement and a method for producing the same. The electrode arrangement according to an embodiment of the present invention includes a substrate, at least one plane-type electrode which is arranged on the substrate and touches the surface of a target part, and at least one penetration-type electrode which has a constant angle from the substrate to be inclined to the upper part of the plane-type electrode and penetrates the target part at a different height from that of the plane-type electrode. According to the present invention, the electrode arrangement can record a bio signal or apply a stimulus at the same time at a different height in a depth direction by using a penetration-type electrode and a non-penetration-type electrode with regard to the same point in tissue.

Description

전극 배열체 및 그 제조 방법{ELECTRODE ARRANGEMENT AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}ELECTRODE ARRANGEMENT AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME,

본 발명은 전극 배열체의 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기존의 고분자 물질을 기반으로 하는 비침습형 전극에 추가공정을 더하여 비침습형 전극의 전극부와 동일 위치에 다른 높이 방향으로 하부에 침습형 전극이 형성되어 있는 구조로 비침습형 전극과 침습형 전극이 각각 하나 이상 형성 되어 있는 전극 배열체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a structure of an electrode arrangement and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a non-invasive electrode having a structure in which an additional process is applied to a non-invasive electrode based on a conventional polymer material to form an infiltrating electrode at the lower portion in the same height as the electrode portion of the non- The present invention relates to an electrode arrangement having at least one non-invasive electrode and at least one invasive electrode, and a method of manufacturing the same.

두뇌와 신경 등 인체에 이식되는 종래의 전극은 크게 침습형과 비침습형으로 나뉘며, 이는 전극이 이식되는 부위의 생체조직에 대한 전극의 침습 유무에 따라 구분된다. 일반적으로 침습형 전극은 바늘형태로 이루어지고 그 끝단에 금속 전극이 위치하며, 비침습형은 평평한 폴리머 계열의 지지체 위에 용도에 맞게 금속 패드가 패터닝되어 있다. 침습형 전극의 경우 생체조직을 뚫고 들어가 단일 신경세포에 대한 전기 자극을 가하거나 신호를 추출하는 것을 목표로 하기 때문에 그 영향 또는 관심 범위가 매우 좁다. 이와 반대로 비침습형 전극은 단일 신경세포를 목표로 하지 않으며, 전극이 위치한 표면 및 그 주위의 신경세포에 영향을 미치거나 관심을 갖는다.Conventional electrodes implanted into the human body, such as the brain and nerves, are largely divided into an invasive type and a noninvasive type, which are classified according to the presence or absence of the invasion of the electrode to the biotissue at the site where the electrode is implanted. Generally, the infiltrative electrode is in the form of a needle, a metal electrode is disposed at an end thereof, and a metal pad is patterned on a non-invasive, flat, polymer-based support. In the case of an invasive electrode, the influence or the range of interest is very narrow because it is intended to penetrate a living tissue and apply electrical stimulation to a single nerve cell or extract a signal. In contrast, noninvasive electrodes do not target single nerve cells, and they affect or are of interest to the surface on which the electrodes are located and the neurons around them.

비침습형 전극의 사용은 수많은 신경세포를 그룹화 또는 영역화하여 연구 또는 치료 목적으로 사용하기는 유리하나, 고유의 기능을 지니고 있는 단일 신경세포에 대한 접근이 어렵다. 반면에 침습형 전극의 사용은 그 형태로 인해 목표 신경세포에 대한 접근은 용이하나, 일정 부위의 전체적인 기능을 파악하기에 적합하지 않다. 따라서 인체에 대한 연구가 활성화됨에 따라, 신경세포의 그룹과 단일 신경세포 사이의 전기적 상호작용에 대하여 알아내기 위해서는 침습형과 비침습형의 두 가지 형태의 전극의 장점을 모두 가지는 전극 배열체가 요구된다.
The use of noninvasive electrodes is convenient to use for research or therapeutic purposes by grouping or zoning many neurons, but it is difficult to access single neurons that have unique functions. On the other hand, the use of an invasive electrode facilitates access to the target neuron due to its shape, but is not suitable for grasping the overall function of the site. Thus, as research on the human body is activated, an electrode array having both the advantages of both an invasive and a non-invasive electrode is required to understand the electrical interaction between a group of neurons and a single neuron .

본 발명은 생체 조직 내의 동일한 지점에 대하여 침습형 전극 및 비침습형 전극을 이용하여 자극을 가하거나 생체 신호를 기록할 수 있는 전극 배열체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electrode arrangement capable of applying a stimulus or recording a biomedical signal by using an invasive electrode and a non-invasive electrode at the same point in a living tissue, and a method of manufacturing the same.

또한 본 발명은 공정의 재연성이 높고 고수율로 제작 가능한 전극 배열체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an electrode array and a method of manufacturing the electrode array, which can be manufactured with high process reproducibility and high yield.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description and more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the invention may be realized and attained by means of the instrumentalities and combinations particularly pointed out in the appended claims.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전극 배열체에 있어서, 기판, 상기 기판 상에 배치되며 목표 부위의 표면과 접촉하는 하나 이상의 평면형 전극 및 상기 기판과 일정한 각도를 이루며 상기 평면형 전극 위로 기울어지도록 형성되며, 상기 평면형 전극과 서로 다른 높이에서 상기 목표 부위에 침습하는 하나 이상의 침습형 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode array comprising: a substrate; at least one planar electrode disposed on the substrate and in contact with a surface of a target portion; , And one or more invasive electrodes that invade the target site at different heights from the planar electrode.

또한 본 발명은 전극 배열체 제조 방법에 있어서, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 제1 전도층 및 제1 절연층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 제1 절연층의 일부분을 제거하여 평면형 전극을 형성하는 단계, 상기 평면형 전극 상에 반구체 형상의 포토레지스트를 적층하는 단계, 상기 기판 상에 제2 절연층 및 제2 전도층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 제2 절연층의 일부분 및 상기 제2 전도층의 일부분을 제거하는 단계, 상기 기판 상에 제3 절연층을 적층하는 단계 및 상기 제3 절연층의 일부분 및 상기 반구체 형상의 포토레지스트를 제거하여 침습형 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode array, comprising: preparing a substrate; sequentially laminating a first conductive layer and a first insulating layer on the substrate; removing a portion of the first insulating layer, Depositing a semi-spherical photoresist on the planar electrode, sequentially laminating a second insulating layer and a second conductive layer on the substrate, depositing a part of the second insulating layer and a second insulating layer Removing a portion of the second conductive layer, laminating a third insulating layer on the substrate, and removing the portion of the third insulating layer and the semi-spherical photoresist to form an invasive electrode Other features include inclusion.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 생체 조직 내의 동일한 지점에 대하여 침습형 전극 및 비침습형 전극을 이용하여 깊이 방향으로 다른 높이에서 자극을 가하거나 생체 신호를 기록할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention as described above, there is an advantage that irregular electrodes and non-invasive electrodes can be used to apply stimulation at different heights in the depth direction to the same point in the living tissue or to record biological signals.

또한 본 발명에 의하면, 각 전극의 기록과 자극 기능을 교차하여 사용할 경우 한 전극에서는 자극을 줌과 동시에 동일 지점이면서 다른 깊이에 위치하는 다른 전극에서 동시에 자극에 대한 현상을 측정할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, when the recording and stimulating functions of the electrodes are used in an intersecting manner, it is possible to measure the phenomenon of stimulation simultaneously with other electrodes positioned at different depths from the same point while simultaneously stimulating one electrode .

또한 본 발명에 의하면, 고분자물질을 기반으로 하는 비침습형 전극의 공정법에 약간의 추가공정 만으로 침습형 전극을 형성시킬 수 있기 때문에 침습형 전극 및 비침습형 전극의 배열체를 높은 공정 재연성과 고수율로 제작 가능한 장점이 있다.
In addition, according to the present invention, it is possible to form an invasive electrode by only a slight additional step in the process of a non-invasive electrode based on a polymer material, so that the arrangement of the invasive electrode and the non- And it is advantageous that it can be manufactured at a high yield.

도 1은 본 발명에 의한 전극 배열체의 상면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 전극 배열체의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 전극 배열체가 생체 조직 내에 삽입된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 전극 배열체가 생체 조직에 침습될 때 표면형 전극 및 침습형 전극의 적용 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 22는 본 발명에 의한 전극 배열체의 제조 과정을 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 배열체의 구성도이다.
도 24 내지 도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 배열체의 구성도이다.1 is a top view of an electrode arrangement according to the present invention.
2 is a side view of an electrode arrangement according to the present invention.
3 is a view showing a state in which an electrode array according to the present invention is inserted into a living tissue.
4 is a view for explaining the application range of the surface-type electrode and the invasive electrode when the electrode array according to the present invention is infiltrated into living tissue.
5 to 22 are views showing a process of manufacturing the electrode array according to the present invention.
23 is a configuration diagram of an electrode arrangement according to an embodiment of the present invention.
24 to 26 are schematic diagrams of an electrode arrangement according to another embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to denote the same or similar elements.

도 1은 본 발명에 의한 전극 배열체의 상면도를 나타내고, 도 2는 본 발명에 의한 전극 배열체의 측면도를 나타낸다.Fig. 1 shows a top view of an electrode arrangement according to the invention, and Fig. 2 shows a side view of an electrode arrangement according to the invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 전극 배열체는 기판(102) 상에 형성되는 침습형 전극(104) 및 평면형 전극(106)으로 이루어진다. 침습형 전극(104)은 생체 조직에 직접 침습될 수 있도록 말단이 뾰족한 형상을 이룬다. 평면형 전극(106) 생체 조직 표면과 접촉할 수 있도록 평면 형상을 갖는다.Referring to FIGS. 1 and 2, an electrode array according to the present invention includes an infiltrating electrode 104 and a planar electrode 106 formed on a substrate 102. The abdominal-type electrode 104 has a sharp-pointed end so as to be directly infiltrated into a living tissue. The planar electrode 106 has a planar shape so as to be in contact with the biotissue surface.

본 발명의 침습형 전극(104)은 기판(102)과 일정한 각도를 이루면서, 평면형 전극(106)의 위로 기울어지도록 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서, 침습형 전극(104)의 말단부는 평면형 전극(106)의 표면을 기판(102)에 대하여 수직으로 연장하여 생성되는 공간 내에 존재하도록 형성될 수 있다. 또한 침습형 전극(104)은 생체 조직 내에 직접 침습하여 전극 배열체를 생체 조직 상에 고정시키는 역할도 수행한다.The infiltrating electrode 104 of the present invention is formed so as to be inclined upward from the planar electrode 106 at a predetermined angle with the substrate 102. In one embodiment of the present invention, the distal end of the infiltrating electrode 104 may be formed to be in a space created by extending the surface of the planar electrode 106 perpendicularly to the substrate 102. Further, the invasive electrode 104 also directly immerses in the living tissue, thereby fixing the electrode array on the living tissue.

도 1의 침습형 전극(104) 및 평면형 전극(106)은 각각 외부로부터 전기 신호를 인가받고 그에 따라 생체 조직의 특정 부위에 적절한 자극을 가할 수 있다. 또한 침습형 전극(104) 및 평면형 전극(106)은 가해진 자극에 의해 생체 조직의 특정 부위에서 나타나는 생체 신호를 검출하는 역할도 수행할 수 있다. 이에 따라 기판(102) 상에는 침습형 전극(104) 및 평면형 전극(106)에 전기 신호를 가하거나 침습형 전극(104) 및 평면형 전극(106)으로부터의 생체 신호를 검출하기 위한 급전부(미도시)가 형성될 수 있으며, 침습형 전극(104) 및 평면형 전극(106)은 이 급전부와 전기적으로 연결될 수 있다.Each of the infiltrating electrode 104 and the planar electrode 106 in FIG. 1 receives an electric signal from the outside and can apply a proper stimulus to a specific portion of the living tissue. In addition, the invasive electrode 104 and the planar electrode 106 can also perform a role of detecting a biological signal appearing at a specific site of the biotissue by the applied stimulus. A feed part (not shown) for applying an electric signal to the intrusion type electrode 104 and the planar type electrode 106 or for detecting a living body signal from the intrusion type electrode 104 and the planar type electrode 106 is provided on the substrate 102, And the infiltrating electrode 104 and the planar electrode 106 may be electrically connected to the feeder.

한편, 기판(102) 상에는 침습형 전극(104) 및 평면형 전극(106)의 세트가 하나 또는 그 이상의 개수로 배열될 수 있다. 또한 침습형 전극(104)이 다수 개 배열될 경우 각 침습형 전극(104)의 말단부가 향하는 방향은 서로 다를 수 있다.On the other hand, a set of the infiltrating electrode 104 and the planar electrode 106 may be arranged on the substrate 102 in one or more numbers. Further, when a plurality of the infiltrating electrodes 104 are arranged, directions of the distal ends of the respective inflatable electrodes 104 may be different from each other.

도 3은 본 발명에 의한 전극 배열체가 생체 조직 내에 삽입된 상태를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a state in which an electrode array according to the present invention is inserted into a living tissue.

본 발명에 의한 전극 배열체는 도 3과 같이 자극을 가하고자 하는 생체 조직의 특정 부위, 예컨대 대뇌 피질(304)에 직접 침습되어 고정될 수 있다. 전극 배열체는 두개골(302)에 구멍을 낸 상태에서 대뇌 피질(304) 위로 직접 삽입되어 대뇌 피질(304)에 고정된다.The electrode array according to the present invention can be immobilized directly to a specific region of a living body tissue to be stimulated, such as the cerebral cortex 304, as shown in FIG. The electrode arrangement is inserted directly into the cerebral cortex (304) with a hole in the skull (302) and is fixed to the cerebral cortex (304).

이 때 기판(102)은 전극 배열체가 생체 조직의 특정 부위와 잘 밀착될 수 있도록 플렉서블(flexible)한 소재, 예컨대 탄성 중합체(Elastomer)로 이루어질 수 있다. 이에 따라 기판(102)은 도 3과 같이 대뇌 피질(304)의 외형에 맞게 구부러질 수 있다. 또한 침습형 전극(104)은 생체 특정 부위에의 삽입 시 파손을 막거나 생체의 연동운동을 잘 견디기 위해서 고분자 물질(Polymer)로 이루어지는 것이 바람직하다. 침습형 전극(104)의 말단부에는 금속으로 이루어진 전극부가 노출되어 있으며, 평면형 전극(106)은 금속 재질로 이루어진다.At this time, the substrate 102 may be made of a flexible material, such as an elastomer, so that the electrode array can be closely adhered to a specific part of a living tissue. Accordingly, the substrate 102 can be bent according to the contour of the cerebral cortex 304 as shown in FIG. In addition, the intrusion-type electrode 104 is preferably made of a polymer material in order to prevent breakage upon insertion into a living body-specific site or to tolerate peristaltic movement of a living body. An electrode part made of metal is exposed at the distal end of the invasive electrode 104, and the flat electrode 106 is made of a metal material.

도 4는 본 발명에 의한 전극 배열체가 생체 조직에 침습될 때 표면형 전극 및 침습형 전극의 적용 범위를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the application range of the surface-type electrode and the invasive electrode when the electrode array according to the present invention is infiltrated into living tissue.

본 발명에 의한 전극 배열체는 도 4와 같이 생체 조직 상에 설치되는데, 이 때 평면형 전극(106)은 생체 조직의 표면(402)과 밀착되어 표면(402)에 전기 자극을 가하거나 표면(402)으로부터의 생체 신호를 검출한다. 그리고 침습형 전극(104)은 도 4와 같이 생체 조직에 직접 침습하여 전극 배열체를 생체 조직 상에 고정시킨다.4, the planar electrode 106 is brought into close contact with the surface 402 of the living tissue to apply an electric stimulus to the surface 402 or a surface 402 And detects the bio-signals from the bio-signals. Then, as shown in FIG. 4, the invasive electrode 104 directly invades the living tissue to fix the electrode array on the living tissue.

이 때 침습형 전극(104)은 기판(102)과 일정 각도를 이루면서 평면형 전극(106) 위로 기울어져 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 침습형 전극(104)의 말단부는 평면형 전극(106)의 표면을 기판(102)에 대하여 수직으로 연장하여 생성되는 공간 내에 존재할 수 있다. 예컨대 침습형 전극(104)의 말단부는 도 4와 같이 평면형 전극(106)과 접촉된 생체 조직의 표면 부위(402)과 수직으로 연결되는 지점(404)에 위치하게 된다. 이에 따라 침습형 전극(104)과 평면형 전극(106)은 생체 조직 상의 동일한 지점에 대하여 서로 다른 깊이에서 전기 자극을 가하거나, 가해진 자극에 따른 생체 신호(예컨대, ECoG Signal 또는 Action Potential)를 검출할 수 있다.At this time, the infiltrating electrode 104 is inclined to the planar electrode 106 at an angle with the substrate 102. In one embodiment of the present invention, the distal end of the infiltrating electrode 104 may be in a space created by extending the surface of the planar electrode 106 perpendicularly to the substrate 102. The distal end of the invasive electrode 104 is located at a point 404 perpendicular to the surface portion 402 of the living tissue in contact with the planar electrode 106 as shown in FIG. Accordingly, the intruding electrode 104 and the planar electrode 106 may apply electrical stimulation at different depths to the same point on the living tissue, or detect a biological signal (e.g., ECoG signal or Action Potential) according to the applied stimulus .

이하에서는 도 5 내지 도 22를 참조하여 본 발명에 의한 전극 배열체의 제조 과정에 대해 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 절연층으로서 패럴린(Parylene)이, 전도층으로서 백금이나 금과 같은 금속이 각각 사용되나, 이는 단지 실시예일 뿐이며 다른 절연 물질 및 전도성 물질이 각각 절연층과 전도층을 구성하는 물질로 사용될 수 있다.Hereinafter, the manufacturing process of the electrode array according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 22. FIG. In this embodiment, parylene is used as the insulating layer, and metal such as platinum or gold is used as the conductive layer. However, this is only an embodiment, and other insulating materials and conductive materials may be used as the material constituting the insulating layer and the conductive layer .

먼저 도 5와 같이 웨이퍼(10) 상에 패럴린 층(12), PDMS 층(polydimethylsiloxane)(14) 및 패럴린 층(16)을 순차적으로 적층한다. 그리고 나서 도 6과 같이 패럴린 층(16) 상에 금속으로 이루어진 제1 전도층(18)을 적층한다. 제1 전도층(18)은 백금이나 금과 같은 금속으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.5, a paralin layer 12, a PDMS layer (polydimethylsiloxane) 14, and a paralin layer 16 are sequentially laminated on a wafer 10. Then, the first conductive layer 18 made of metal is laminated on the parallactic layer 16 as shown in Fig. The first conductive layer 18 is preferably made of a metal such as platinum or gold, but is not limited thereto.

다음으로, 도 7과 같이 제1 전도층(18)의 일부만을 커버도록 제1 전도층(18) 상에 포토레지스트(20)를 적층한다. 이 때 포토레지스트(20)는 스핀 코팅(spin coating)을 이용하여 제1 전도층(18) 상에 적층될 수 있다.Next, the photoresist 20 is laminated on the first conductive layer 18 so as to cover only a part of the first conductive layer 18 as shown in FIG. At this time, the photoresist 20 may be stacked on the first conductive layer 18 using spin coating.

도 7과 같이 포토레지스트(20)를 적층한 후, 적층된 포토레지스트(20)를 마스크로 하여 제1 전도층(18)을 에칭(etching)한다. 그리고 나서 포토레지스트(20)를 제거하면 도 8과 같이 제1 전도층(22)이 형성된다.After the photoresist 20 is laminated as shown in Fig. 7, the first conductive layer 18 is etched using the laminated photoresist 20 as a mask. Then, when the photoresist 20 is removed, the first conductive layer 22 is formed as shown in FIG.

다음으로, 도 9와 같이 제1 전도층(22) 및 노출된 패럴린 층(16)을 모두 커버하도록 패럴린 층(24)을 적층한다. 이하에서는 패럴린 층(24)을 제1 절연층으로 지칭한다.Next, the parallactic layer 24 is laminated so as to cover both the first conductive layer 22 and the exposed paralin layer 16 as shown in Fig. Hereinafter, the parallactic layer 24 is referred to as a first insulating layer.

다음으로, 도 10과 같이 제1 절연층 상에 포토레지스트(26)를 적층한다. 이 때 포토 레지스트(26)는 에칭 후 제1 전도층(22)의 일부가 각각 노출될 수 있도록 패터닝된다.Next, as shown in Fig. 10, a photoresist 26 is laminated on the first insulating layer. At this time, the photoresist 26 is patterned so that a part of the first conductive layer 22 is exposed after etching.

다음으로, 포토레지스트(26)를 마스크로 하여 제1 절연층(24)을 에칭하고 포토레지스트(26)를 제거하면 도 11과 같이 제1 전도층(22)의 일부 영역(28, 30)이 노출된다. 도 11에서 영역(30)은 평면형 전극에 해당하고, 영역(28)은 평면형 전극에 외부로부터의 신호를 인가하거나 평면형 전극으로부터의 신호를 외부로 전달하기 위한 급전부가 된다.Next, when the first insulating layer 24 is etched using the photoresist 26 as a mask and the photoresist 26 is removed, a part of the regions 28 and 30 of the first conductive layer 22 Exposed. In Fig. 11, the region 30 corresponds to a planar electrode, and the region 28 is a power supply portion for externally applying a signal to the planar electrode or transmitting a signal from the planar electrode to the outside.

다음으로, 도 12와 같이 평면형 전극(30) 상에 포토레지스트(32)를 일정 두께로 적층한다. 그리고 나서, 적층된 포토레지스트(32)를 일정 온도로 가열하면 포토레지스트(32)는 도 13과 같이 반구체(hemisphere) 형태로 변형된다. 이와 같은 과정을 포토레지스트의 리플로우(reflow) 공정이라고 하며 위 공정의 조건(가열 위치, 온도 등)에 따라 침습형 전극의 높이나 길이가 결정된다.Next, as shown in FIG. 12, a photoresist 32 is laminated on the planar electrode 30 to a predetermined thickness. Then, when the stacked photoresist 32 is heated to a predetermined temperature, the photoresist 32 is deformed into a hemisphere shape as shown in FIG. This process is called a reflow process of photoresist, and the height or length of the infiltrating electrode is determined according to the conditions (heating position, temperature, etc.) of the above process.

다음으로, 도 14와 같이 반구체 형태의 포토레지스트 및 나머지 부분을 모두 커버하도록 패럴린 층(36) 및 제2 전도층(38)을 순차적으로 적층한다. 이하에서는 패럴린 층(36)을 제2 절연층으로 지칭한다. 그리고 나서 도 15와 같이 제2 전도층의 일부 영역(42, 44)이 노출되도록 포토레지스트(40)를 적층한다.Next, the parallactic layer 36 and the second conductive layer 38 are sequentially laminated so as to cover both the photoresist in the form of a hemispherical portion and the remaining portions as shown in FIG. Hereinafter, the paralin layer 36 is referred to as a second insulating layer. Then, the photoresist 40 is laminated so that the partial regions 42 and 44 of the second conductive layer are exposed as shown in FIG.

도 15의 포토레지스트(40)를 마스크로 하여 에칭이 수행되면 도 16과 같이 반구체 형태의 포토레지스트 상의 제2 절연층 일부(50) 및 급전부 상의 제2 절연층 일부(48)가 각각 노출된다. 이후 도 16과 같이 노출된 제2 절연층(48)의 일부를 커버하도록 포토레지스트(46)를 적층한다.When the etching is performed using the photoresist 40 of FIG. 15 as a mask, the second insulating layer portion 50 on the semi-spherical type photoresist and the second insulating layer portion 48 on the feeding portion are exposed do. Then, the photoresist 46 is laminated so as to cover a part of the exposed second insulating layer 48 as shown in FIG.

도 16과 같은 상태에서 다시 에칭이 수행되고 포토레지스트가 모두 제거되면, 도 17과 같이 패럴린 층(48) 및 패럴린 층(50)이 제거된 자리에 급전부(52) 및 포토레지스트의 일부 영역(54)이 노출된다.16, when the etching is performed again and the photoresist is completely removed, a portion of the feeder 52 and a part of the photoresist are removed in the place where the parallactine layer 48 and the parallactic layer 50 are removed as shown in FIG. The region 54 is exposed.

다음으로, 도 18과 같이 기판 상의 모든 영역을 커버하도록 패럴린 층(56)을 적층하고, 도 19와 같이 패럴린 층의 일부 영역(60, 62)을 제외한 영역 상에 포토레지스트(58)를 적층한다. 이하에서는 패럴린 층(56, 60, 62)을 제3 절연층으로 지칭한다. 이후 포토레지스트(58)를 마스크로 하여 에칭이 수행되고 포토레지스트(58)가 제거되면 도 20과 같이 급전부(64), 제2 전도층의 일부(66), 반구체 형태의 포토레지스트 일부(68)가 각각 노출된다.Next, as shown in Fig. 18, the parallactic layer 56 is laminated so as to cover all the regions on the substrate, and a photoresist 58 is formed on the regions except the partial regions 60 and 62 of the parallactic layer as shown in Fig. Laminated. Hereinafter, the parallactic layers 56, 60, and 62 are referred to as a third insulating layer. Thereafter, when etching is performed using the photoresist 58 as a mask and the photoresist 58 is removed, as shown in Fig. 20, the power feeding portion 64, the portion of the second conductive layer 66, 68 are respectively exposed.

이후 포토레지스트(68)를 제거하면 도 21과 같이 기판에 대해 일정한 각도를 가지면서 기울어진 침습형 전극(70)이 형성된다. 여기서 침습형 전극(70)의 말단부에 노출된 제2 전도층의 일부(66)는 침습형 전극(70)의 전극부가 된다. 또한 반구체 형태의 포토레지스트 제거에 의해 노출되는 제2 전도층의 일부(72)는 평면형 전극이 된다. 도 21과 같이 평면형 전극(72)은 급전부(64)와 전기적으로 연결된다.Thereafter, when the photoresist 68 is removed, the infiltrating electrode 70 inclined at a predetermined angle with respect to the substrate is formed as shown in FIG. Here, a portion 66 of the second conductive layer exposed at the distal end of the invasive electrode 70 becomes an electrode portion of the invasive electrode 70. Also, a portion 72 of the second conductive layer exposed by photoresist removal in the form of a hemispherical is a planar electrode. The planar electrode 72 is electrically connected to the feeder 64 as shown in Fig.

도 21에서 침습형 전극(70)의 뇌에 삽입 시 일어날 수 있는 좌굴(buckling)에 대한 안정성을 확보하기 위해 침습형 전극(70)의 상단에 기계적 강도가 우수한 고분자 물질을 적층할 수 있다.21, a macromolecular material having excellent mechanical strength can be laminated on the upper end of the invasive electrode 70 in order to secure stability against buckling that may occur when the invasive electrode 70 is inserted into the brain.

마지막으로 웨이퍼(10)를 제거함으로써 도 22와 같이 본 발명에 의한 전극 배열체가 완성된다.Finally, by removing the wafer 10, the electrode array according to the present invention is completed as shown in FIG.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 배열체의 구성도이다.23 is a configuration diagram of an electrode arrangement according to an embodiment of the present invention.

도 23에서 평면형 전극(238)은 전기적으로 연결된 제1 급전부(230)를 통해 외부 전원으로부터 전기 신호를 입력받거나 외부 장치로 생체 신호를 출력한다. 한편, 침습형 전극(236)의 말단부에는 전극부(234)가 노출되어 있다. 이 전극부(234)는 침습형 전극(236) 내부의 제2 전도층(232)의 일단에 해당하며, 제2 전도층(232)의 타단은 제1 급전부(230)가 아닌 다른 급전부(미도시)에 연결된다.23, the planar electrode 238 receives an electric signal from an external power source through the first power feeder 230 electrically connected thereto or outputs a biosignal to an external device. On the other hand, the electrode portion 234 is exposed at the distal end of the invasive electrode 236. The electrode portion 234 corresponds to one end of the second conductive layer 232 inside the ablation type electrode 236 and the other end of the second conductive layer 232 corresponds to the other end portion of the power feeding portion 230, (Not shown).

도 24 내지 도 26은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 배열체의 구성도이다.24 to 26 are schematic diagrams of an electrode arrangement according to another embodiment of the present invention.

도 24에서 평면형 전극(252)은 전기적으로 연결된 제1 급전부(242)를 통해 외부 전원으로부터 전기 신호를 입력받거나 외부 장치로 생체 신호를 출력한다. 한편, 침습형 전극(250)의 말단부에 노출된 전극부(248)는 침습형 전극(250) 내부의 제2 전도층(246)의 일단에 해당한다. 도 24의 실시예에서는 제1 급전부(242) 보다 높은 위치에 금속 재질의 제2 급전부(240)이 형성되며, 제2 전도층(246)의 타단은 제2 급전부(240)와 전기적으로 연결된다. 이에 따라 침습형 전극(250)은 제2 급전부(240)를 통해 외부 전원으로부터 전기 신호를 입력받거나 외부 장치로 생체 신호를 출력한다. 24, the planar electrode 252 receives an electric signal from an external power source through a first power feeder 242 electrically connected thereto, or outputs a biosignal to an external device. The electrode portion 248 exposed at the distal end of the intrusion-type electrode 250 corresponds to one end of the second conductive layer 246 inside the intrusion-type electrode 250. 24, a second feeding part 240 made of a metal is formed at a position higher than the first feeding part 242, and the other end of the second conducting layer 246 is electrically connected to the second feeding part 240 Lt; / RTI > Accordingly, the intruding electrode 250 receives an electric signal from an external power source through the second power feeder 240 or outputs a biomedical signal to an external device.

도 25를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 배열체에서 침습형 전극의 몸체의 폭(a)은 말단부의 폭(b)보다 크다. 다시 말해서, 침습형 전극은 몸체부에서 말단부 쪽으로 폭이 좁아지도록 형성된다.Referring to FIG. 25, in the electrode array according to another embodiment of the present invention, the width a of the body of the invasive electrode is larger than the width b of the distal end portion. In other words, the infiltrating electrode is formed so as to have a narrow width from the body portion toward the distal end portion.

또한 도 25와 같이 침습형 전극의 말단부에 형성되는 전극부(c)는 50~1000㎛2의 면적을 가질 수 있고, 표면형 전극은 2000~10000㎛2의 면적을 가질 수 있다.Also, as shown in Fig. 25, the electrode portion c formed at the distal end of the invasive electrode may have an area of 50 to 1000 mu m 2 , and the surface electrode may have an area of 2,000 to 10,000 mu m 2 .

도 26을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 배열체에서 표면형 전극(e)은 2000~10000㎛2의 면적을 가질 수 있다. 또한 침습형 전극 중 기판과 떨어져 있는 부분의 길이(f)는 150~1000㎛일 수 있고, 침습형 전극 내에 있는 제2 전도층의 폭(g)은 20~50㎛일 수 있다. 그리고 침습형 전극의 두께(h)는 15~20㎛로 형성될 수 있고, 기판의 두께(i)는 30~150㎛로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 26, in the electrode array according to another embodiment of the present invention, the surface electrode e may have an area of 2,000 to 10,000 μm 2 . In addition, the length f of the portion of the intrusion-type electrode remote from the substrate may be 150 to 1000 탆, and the width g of the second conductive layer in the intrusion-type electrode may be 20 to 50 탆. The thickness (h) of the invasive electrode may be 15 to 20 탆, and the thickness (i) of the substrate may be 30 to 150 탆.

도 25 내지 26을 통해 기술된 각 영역의 수치는 하나의 예시로서, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The numerical values of the respective regions described with reference to Figs. 25 to 26 are one example, and are not necessarily limited thereto.

참고로 본 발명의 전극 배열체에서 기판의 두께가 얇을수록 생체 조직의 굴곡에 따라 전극 배열체가 잘 부착될 수 있다. 또한 침습형 전극의 길이는 측정하고자 하는 생체 조직 또는 대상에 따라 달라질 수 있으며, 침습형 전극의 두께는 소재의 강도와 측정하고자 하는 생체 조직 부위의 강도에 따라 달라질 수 있다. 침습형 전극은 패럴린-C(Parylene-C)나 폴리이미드(Polyimide)와 같은 소재로 제작될 수 있다.For reference, as the thickness of the substrate is thinner in the electrode array of the present invention, the electrode array can be attached to the electrode array according to the bending of the living tissue. In addition, the length of the invasive electrode may be varied depending on the body tissue or the subject to be measured, and the thickness of the invasive electrode may vary depending on the strength of the material and the strength of the body tissue region to be measured. The invasive electrode can be made of materials such as Parylene-C or Polyimide.

본 발명에 따른 전극 배열체의 침습형 전극은 고분자 물질로 제작되어 생체 내에 삽입 시 부러지지 않기 때문에 보다 안전한 생체 치료 및 측정이 가능하다.The electrodes of the electrode array according to the present invention are made of a polymer material and are not broken when they are inserted into a living body, thus enabling more secure biological treatment and measurement.

또한 본 발명에 따른 전극 배열체의 기판은 폴리머와 같은 플렉서블한 재료로 이루어지므로 생체 조직의 형상에 맞게 구부러질 수 있고 신축 가능한(stretchable) 성질을 가질 수 있다. 이러한 기판의 유연하고 신축 가능한 성질로 인해 본 발명의 전극 배열체는 특히 압력과 굴곡이 존재하는 인체 내부에서 사용하기 적합하다.In addition, since the substrate of the electrode array according to the present invention is made of a flexible material such as a polymer, it can be bent according to the shape of a living tissue and have a stretchable property. Due to the flexible and stretchable nature of such substrates, the electrode arrangement of the present invention is particularly suitable for use in the human body where pressure and flexure are present.

또한 본 발명에 따른 전극 배열체는 동일한 부위의 서로 다른 높이에 대하여 평면형 전극 및 침습형 전극으로 자극을 가하거나 생체 신호를 검출할 수 있는 장점이 있다.In addition, the electrode array according to the present invention is advantageous in that stimulation can be applied to planar electrodes and an invasive electrode at different heights at the same site, or a biosignal can be detected.

또한 본 발명에 따른 전극 배열체는 포토리소그래피(Photolithography), 스퍼터링(sputtering), RIE(Reactive Ion Etching)과 같은 일반적인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술만을 사용하여 제작될 수 있기 때문에 공정 과정의 재연성이 높고 고수율(high yield)로 전극을 대량 생산할 수 있다.
Further, since the electrode array according to the present invention can be manufactured using only general MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology such as photolithography, sputtering, and RIE (Reactive Ion Etching), the reproducibility of the process can be improved. It is possible to mass-produce electrodes with high yield and high yield.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, But the present invention is not limited thereto.

Claims (10)

기판;
상기 기판 상에 배치되며 목표 부위의 표면과 접촉하는 하나 이상의 평면형 전극; 및
상기 기판과 일정한 각도를 이루며 상기 평면형 전극 위로 기울어지도록 형성되며, 상기 평면형 전극과 서로 다른 높이에서 상기 목표 부위에 침습하는 하나 이상의 침습형 전극을
포함하는 전극 배열체.
Board;
At least one planar electrode disposed on the substrate and in contact with a surface of the target site; And
At least one infiltrating electrode that is formed at an angle with the substrate and tilted above the planar electrode,
Electrode array.
제1항에 있어서,
상기 침습형 전극의 말단부는
상기 평면형 전극의 표면을 상기 기판에 대하여 수직으로 연장하여 생성되는 공간 내에 존재하는
전극 배열체.
The method according to claim 1,
The distal end of the invasive electrode
Wherein a surface of the planar electrode extends in a direction perpendicular to the substrate,
Electrode array.
제1항에 있어서,
상기 기판은
플렉서블(flexible)한 소재로 이루어지는
전극 배열체.
The method according to claim 1,
The substrate
It is made of a flexible material
Electrode array.
제1항에 있어서,
상기 침습형 전극은
고분자 물질(Polymer)로 이루어지는
전극 배열체.
The method according to claim 1,
The ablative electrode
A polymeric material
Electrode array.
제1항에 있어서,
상기 평면형 전극과 연결되는 제1 급전부; 및
상기 침습형 전극과 연결되는 제2 급전부를
더 포함하는 전극 배열체.
The method according to claim 1,
A first feeding part connected to the planar electrode; And
And a second power feeder connected to the infiltrating electrode
Further comprising an electrode array.
기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 제1 전도층 및 제1 절연층을 순차적으로 적층하는 단계;
상기 제1 절연층의 일부분을 제거하여 평면형 전극을 형성하는 단계;
상기 평면형 전극 상에 반구체 형상의 포토레지스트를 적층하는 단계;
상기 기판 상에 제2 절연층 및 제2 전도층을 순차적으로 적층하는 단계;
상기 제2 절연층의 일부분 및 상기 제2 전도층의 일부분을 제거하는 단계;
상기 기판 상에 제3 절연층을 적층하는 단계; 및
상기 제3 절연층의 일부분 및 상기 반구체 형상의 포토레지스트를 제거하여 침습형 전극을 형성하는 단계를
포함하는 전극 배열체 제조 방법.
Preparing a substrate;
Sequentially stacking a first conductive layer and a first insulating layer on the substrate;
Removing a portion of the first insulating layer to form a planar electrode;
Laminating a semi-spherical photoresist on the planar electrode;
Sequentially stacking a second insulating layer and a second conductive layer on the substrate;
Removing a portion of the second insulating layer and a portion of the second conductive layer;
Stacking a third insulating layer on the substrate; And
Removing the portion of the third insulating layer and the semi-spherical photoresist to form an infiltrating electrode
Gt;
제6항에 있어서,
상기 반구체 형상의 포토레지스트를 적층하는 단계는
상기 평면형 전극 상에 특정한 높이로 포토레지스트를 적층하는 단계; 및
특정한 높이로 적층된 상기 포토레지스트에 미리 정해진 온도로 열을 가하는 단계를
포함하는 전극 배열체 제조 방법.
The method according to claim 6,
The step of laminating the semi-spherical photoresist
Stacking the photoresist on the planar electrode at a specific height; And
Applying heat to the photoresist stacked at a specific height at a predetermined temperature
Gt;
제6항에 있어서,
상기 제1 절연층의 다른 일부분을 제거하여 제1 급전부를 형성하는 단계를
더 포함하는 전극 배열체 제조 방법.
The method according to claim 6,
Removing the other part of the first insulating layer to form the first power feeding part
≪ / RTI >
제6항에 있어서,
상기 침습형 전극과 연결되는 제2 급전부를 형성하는 단계를
더 포함하는 전극 배열체 제조 방법.
The method according to claim 6,
And forming a second feeding part connected to the infiltrating electrode
≪ / RTI >
제6항에 있어서,
상기 침습형 전극을 형성하는 단계는
상기 침습형 전극의 말단부에서 상기 제2 전도층의 일부를 노출시켜 전극부를 형성하는 단계를
포함하는 전극 배열체 제조 방법.The method according to claim 6,
The step of forming the infiltrating electrode
And exposing a portion of the second conductive layer at the distal end of the invasive electrode to form an electrode portion
Gt;
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