KR20220026827A - A stretchable in-body implantable device - Google Patents

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KR20220026827A
KR20220026827A KR1020200107840A KR20200107840A KR20220026827A KR 20220026827 A KR20220026827 A KR 20220026827A KR 1020200107840 A KR1020200107840 A KR 1020200107840A KR 20200107840 A KR20200107840 A KR 20200107840A KR 20220026827 A KR20220026827 A KR 20220026827A
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이종호
정동욱
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광주과학기술원
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Abstract

A stretchable in-body implantable device according to the present invention includes: a neutral substrate having stretchable characteristics; an external substrate placed on the upper side of the neutral substrate and on which a first electronic device is placed; an internal substrate placed under the neutral substrate and on which a second electronic device is placed; a capsule layer for protecting the external substrate; and another encapsulation layer for protecting the internal substrate.

Description

스트레처블 생체삽입기기{A stretchable in-body implantable device}A stretchable in-body implantable device

본 발명은 스트레처블 생체삽입기기에 관한 것이다. 여기서, 스트레처블은 유연하다는 뜻의 플렉시블에서 더 나아가 유연할 뿐 아니라, 외력에 대하여 수축과 신장이 허용되는 기기를 의미할 수 있다. The present invention relates to a stretchable bioimplantable device. Here, the stretchable may refer to a device that is not only flexible in addition to being flexible in the meaning of being flexible, but also allowing contraction and extension with respect to an external force.

종래 생체에 삽입되는 작동장치로는, 심장박동보조장치(PACE MAKER), 소뇌전기자극장치 등의 기기가 있다. 이들 작동장치는, 자체적으로 배터리를 내장하고 있고, 그 배터리로부터 에너지를 공급받는 것이 일반적이다. 상기 생체에 삽입되는 작동장치는, 배터리의 수명이 제한되기 때문에, 일정 수기, 예를 들어 3-5년을 그 주기로 배터리를 교체하는 수술을 받아야 하는 불편함이 있다. 이는 환자에게 큰 불편함을 주는 문제점이 있다. 여기서, 생체는 마우스 등의 동물을 포함할 수 있다. Conventionally, as an operating device to be inserted into a living body, there are devices such as a cardiac pacemaker (PACE MAKER) and an electrical cerebellar stimulation device. These operating devices have their own built-in battery and generally receive energy from the battery. Since the life of the battery is limited in the operating device inserted into the living body, it is inconvenient to undergo surgery to replace the battery in a certain manual period, for example, 3-5 years. This has a problem of causing great discomfort to the patient. Here, the living body may include an animal such as a mouse.

생체외부에 전원공급장치를 두는 경우도 있으나, 피부에 미치는 악영향, 활동의 부자유 등으로 인하여 환자들의 호평을 받지 못하는 문제점이 있다. In some cases, the power supply device is placed outside the living body, but there is a problem that it does not receive favorable reviews from patients due to adverse effects on the skin and inflexibility of activity.

이 문제점을 개선하기 위하여 본 발명의 발명자는 생체 내부에 광발전소자(Photo Voltaic device)를 장착하는 기술을 공개특허번호 10-2014-0078398호, 생체삽입기기로 제시한 바가 있다. 이 기술은 생체에 광발전소자를 삽입하는 것은 제시하지만, 생체삽입기기로의 직접 사용은 제시하지 못하였다. In order to improve this problem, the inventor of the present invention has proposed a technology for mounting a photovoltaic device inside a living body as Patent Publication No. 10-2014-0078398, a bio-insertion device. This technology suggests inserting a photoelectric element into a living body, but does not suggest direct use as a bio-insertion device.

10-2014-0078398호, 생체삽입기기10-2014-0078398, Bioimplantation Device

본 발명자는 연구를 거듭하여 생체에 삽입될 수 있는 스트레처블 생체삽입기기에 필요한 구성을 달성하기에 이르렀다. The present inventors have repeatedly researched to achieve a configuration necessary for a stretchable bioinsertable device that can be inserted into a living body.

본 발명은 생체에 삽입되어 특정의 목적으로 사용이 가능한 스트레처블 생체삽입기기를 제안한다. The present invention proposes a stretchable bio-insertion device that can be inserted into a living body and used for a specific purpose.

본 발명은 다수의 전자기기가 집약적으로 장착가능한 스트레처블 생체삽입기기를 제안한다. The present invention proposes a stretchable bio-insertion device that can be intensively mounted on a plurality of electronic devices.

본 발명에 따른 스트레처블 생체삽입기기에는, 스트레처블(stretchable)한 특성을 가지는 중립기판; 상기 중립기판의 상측에 놓이고, 제 1 전자기기가 놓이는 외부기판; 상기 중립기판의 하측에 놓이고, 제 2 전자기기가 놓이는 내부기판; 상기 외부기판을 보호하는 캡슐층; 및 상기 내부기판을 보호하는 다른 캡슐층을 포함한다. 본 발명에 따르면, 전면과 후면에 최적의 전자기기를 배치할 수 있어서, 생체삽입기기의 공간효율성을 높일 수 있다. A stretchable bioinsertable device according to the present invention includes: a neutral substrate having stretchable characteristics; an external substrate placed on the upper side of the neutral substrate and on which the first electronic device is placed; an internal substrate placed under the neutral substrate and on which a second electronic device is placed; a capsule layer protecting the external substrate; and another encapsulation layer for protecting the inner substrate. According to the present invention, it is possible to arrange optimal electronic devices on the front and rear surfaces, thereby increasing the space efficiency of the bio-insertion device.

본 발명에 따르면, 생체에 삽입되어 생체의 건강에 기여하는 기기를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a device that is inserted into a living body and contributes to the health of the living body.

본 발명에 따르면 집약도가 높아서 좁은 2차원 면적 및 3차원 공간을 활용하여 생체삽입기기를 제공할 수 있다. 더욱이, 스트레처블한 생체의 특성을 반영하여 생체의 움직임이 있더라도 동작에 문제가 발생하지 않는 장점이 잇다. According to the present invention, it is possible to provide a bio-insertion device by utilizing a narrow two-dimensional area and a three-dimensional space due to a high degree of intensity. Moreover, there is an advantage that there is no problem in motion even if there is movement of the living body by reflecting the stretchable characteristics of the living body.

도 1은 실시예에 따른 스트레처블 생체삽입기기의 분해 사시도.
도 2는 상기 중립기판과 상기 외부기판과 및 상기 내부기판을 개략적으로 보이는 단면도.
도 3은 상기 생체삽입기기의 변형에 대하여 설명하는 도면.
도 4는 상기 외부기판과 상기 내부기판의 연결을 나타내는 도면.
도 5는 상기 중립기판의 제조과정을 설명하는 도면.
도 6은 상기 중립기판에 상기 외부기판을 체결하는 것을 설명하는 도면.
도 7은 상기 중립기판에 상기 내부기판을 체결하는 것을 설명하는 도면.
도 8은 상기 내부기판의 평면도.
도 9는 상기 연결부의 동작을 설명하는 도면.
도 10은 실시예에 따른 생체삽입기기의 동작을 설명하는 도면.
도 11은 상기 내부기판의 구성을 더 상세하게 본 도면.
1 is an exploded perspective view of a stretchable bio-insertion device according to an embodiment;
2 is a cross-sectional view schematically showing the neutral substrate, the external substrate, and the internal substrate.
3 is a view for explaining a modification of the bio-insertion device.
4 is a diagram illustrating a connection between the external substrate and the internal substrate;
5 is a view for explaining a manufacturing process of the neutral substrate.
6 is a view for explaining fastening of the external substrate to the neutral substrate.
7 is a view for explaining the fastening of the internal substrate to the neutral substrate.
8 is a plan view of the inner substrate.
9 is a view for explaining the operation of the connection unit.
10 is a view for explaining the operation of the bio-insertion device according to the embodiment.
11 is a view showing the configuration of the internal substrate in more detail.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, it is not limited to the embodiments presented below of the present invention, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily change other embodiments included within the scope of the same idea by adding, changing, deleting, and adding components. However, this will also be included within the scope of the present invention.

도 1은 실시예에 따른 스트레처블 생체삽입기기의 분해 사시도이다. 1 is an exploded perspective view of a stretchable bio-insertion device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예의 스트레처블 생체삽입기기는 상하의 대칭구조를 이루고 있다. 상기 스트레처블 생체삽입기기는, 연질물질로 스트레처블(stretchable)한 특성을 가지는 중립기판(1), 상기 중립기판의 상측에 놓이는 외부기판(2), 상기 외부기판(2)에 놓이는 제 1 전자기기(21), 상기 중립기판의 하측에 놓이는 내부기판(3), 상기 내부기판(3)에 놓이는 제 2 전자기기(31), 상기 제 1 전자기기(21) 및 상기 외부기판(2)을 보호하는 캡슐층(4), 상기 내부기판(3) 및 상기 제 2 전자기기(31)를 보호하는 캡슐층(5)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the stretchable bio-insertion device of the embodiment has a vertical symmetrical structure. The stretchable bio-insertion device includes a neutral substrate (1) having a stretchable property of a soft material, an external substrate (2) placed on an upper side of the neutral substrate, and a first placed on the external substrate (2) 1 Electronic device 21, the inner substrate 3 placed on the lower side of the neutral substrate, the second electronic device 31 placed on the inner substrate 3, the first electronic device 21 and the external substrate 2 ) may include an encapsulation layer (4) to protect, the inner substrate (3) and the encapsulation layer (5) to protect the second electronic device (31).

상기 중립기판의 재질은 PDMS를 사용할 수 있다. The material of the neutral substrate may be PDMS.

상기 외부기판(2)은, 생체를 내부를 보는 방향과 외부를 보는 방향으로 나눌 때, 외부를 보는 방향에 대응하여 놓일 수 있다. 상기 외부기판(2)은 생체외부의 에너지를 받아들이기 위하여 마련된다. 상기 제 1 전자기기(21)는 광발전소자를 예시할 수 있다. 상기 제 1 전자기기(21)는 다수개가 서로 이격하여 놓일 수 있다. 상기 제 1 전자기기(21)는 상기 외부기판(2)의 외면에 놓일 수 있다. The external substrate 2 may be placed to correspond to the external viewing direction when dividing the living body into an interior viewing direction and an exterior viewing direction. The external substrate 2 is provided to receive energy from outside the living body. The first electronic device 21 may exemplify an optical power generator. A plurality of the first electronic device 21 may be disposed to be spaced apart from each other. The first electronic device 21 may be placed on the outer surface of the external substrate 2 .

상기 내부기판(3)은, 생체를 내부를 보는 방향과 외부를 보는 방향으로 나눌 때, 내부를 보는 방향에 대응하여 놓일 수 있다. 상기 내부기판(3)은 생체내부의 신호를 받아들이거나, 생체내부로 신호 또는 에너지를 전달하기 위하여 마련될 수 있다. 상기 제 2 전자기기(31)는 ECG센서, 및 전기자극기 등을 예시할 수 있다. 상기 제 2 전자기기(31)는 다수개가 서로 이격하여 놓일 수 있다. 상기 제 2 전자기기(31)는 상기 내부기판(2)의 내면에 놓일 수 있다. The internal substrate 3 may be placed corresponding to the direction in which the body is viewed when dividing the living body into a direction to see the inside and a direction to see the outside. The internal substrate 3 may be provided to receive a signal inside the living body or to transmit a signal or energy to the inside of the living body. The second electronic device 31 may be an ECG sensor, an electrical stimulator, or the like. A plurality of the second electronic devices 31 may be disposed to be spaced apart from each other. The second electronic device 31 may be placed on the inner surface of the internal substrate 2 .

상기 캡슐층(4)(5)에는, 제 1 캡슐층(41)(51) 및 제 2 캡슐층(42)(52)가 순차적으로 중립기판(1)의 바깥을 향하여 적층될 수 있다. 상기 제 1 캡슐층(41)(51)은, 영률이 3KPa인 실비오네(등록상표 silbione)를 150마이크로미터를 적층할 수 있다. 상기 제 2 캡슐층(42)(52)은 영률이 1.21MPa인 PDMS를 20마이크로 미터 적층할 수 있다. In the encapsulation layers 4 and 5 , the first encapsulation layers 41 , 51 and the second encapsulation layers 42 , 52 may be sequentially stacked toward the outside of the neutral substrate 1 . In the first encapsulation layers 41 and 51, 150 micrometers of silbione (registered trademark silbione) having a Young's modulus of 3 KPa may be stacked. The second encapsulation layers 42 and 52 may be formed by stacking PDMS having a Young's modulus of 1.21 MPa by 20 micrometers.

이후에는 생체삽입기기를 기재하는 경우에는 스트레처블 생체삽입기기를 말할 수 있다. Hereinafter, when a bio-insertion device is described, it can be referred to as a stretchable bio-insertion device.

도 2는 상기 중립기판과 상기 외부기판과 및 상기 내부기판을 개략적으로 보이는 면도이다. 2 is a schematic view showing the neutral substrate, the external substrate, and the internal substrate.

도 2를 참조하면, 상기 중립기판(1)에는, 상기 제 1, 2 전자기기(21)(31)가 놓이는 아일랜드(11), 상기 아일랜드(11)를 연결하고 유연한 특성과 스트레처블한 특성을 강하게 가질 수 있는 유연부(12)가 포함된다. 상기 유연부(12)는 상기 아일랜드(11)에 비하여 두께가 얇게 제공될 수 있다. 상기 유연부(12)는 아일랜드(11)에서 함몰되는 트랜치 구조를 가질 수 있다. 상기 유연부(12)는 상기 아일랜드(11)의 상면 하면으로부터 대칭으로 함몰되는 구성을 가질 수 있다. Referring to FIG. 2 , on the neutral substrate 1, an island 11 on which the first and second electronic devices 21 and 31 are placed, and the island 11 are connected, and flexible and stretchable characteristics A flexible portion 12 that can have a strong The flexible portion 12 may be provided to have a thinner thickness than that of the island 11 . The flexible part 12 may have a trench structure recessed in the island 11 . The flexible part 12 may have a configuration in which the island 11 is symmetrically recessed from the upper surface and the lower surface.

상기 트랜치(13)의 내부는 비어있거나, 대기압의 공기가 들어 있거나, 대기압에 기체가 들어있을 수 있다. 이에 제한되지 않고, 다른 실시예로서 안정성 및 제조상의 편의를 위하여 트랜치의 내부는 낮은 영률의 상기 제 1 캡슐층으로 채울 수도 있다. The interior of the trench 13 may be empty, contain air at atmospheric pressure, or contain gas at atmospheric pressure. The present invention is not limited thereto, and as another embodiment, the interior of the trench may be filled with the first encapsulant layer having a low Young's modulus for stability and manufacturing convenience.

상기 생체삽입기기에 외력이 가하여질 때에는, 상기 아일랜드(11)는 휘거나 신장하지 않을 수 있다. 상기 유연부(12)는 휘거나 신장할 수 있다. When an external force is applied to the bio-insertion device, the island 11 may not be bent or stretched. The flexible portion 12 may be bent or stretched.

도 3은 상기 생체삽입기기의 변형에 대하여 설명하는 도면이다. 3 is a view for explaining a modification of the bio-insertion device.

도 3a는 상기 중립기판(1)만을 보이는 사시도 및 단면도이다. 도 3a를 참조하면, 상기 아일랜드(11), 상기 유연부(12), 및 상기 트랜치(13)가 서로 연결되는 구성을 명확하게 파악할 수 있다. 3A is a perspective view and a cross-sectional view showing only the neutral substrate 1 . Referring to FIG. 3A , a configuration in which the island 11 , the flexible part 12 , and the trench 13 are connected to each other can be clearly identified.

도 3b는 생체삽입기기에 외력이 가해질 때 벤딩되는 것을 보이는 도면이다. 3B is a view showing bending when an external force is applied to the bio-insertion device.

도 3b를 참조하면, 상기 유연부(12)에 인가되는 하중에 따라서, 상기 유연부는 상당부분 굽히는 것을 볼 수 있다. 이와 달리 상기 아일랜드(11)는 거의 굽히는 특성을 보이지 않는다. 이는 유연부(12)가 얇고, 연질의 재질이기 때문에 가능하다. 도 3c를 참조하면, 상기 유연부(12)에 변형이 집중된 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3B , it can be seen that the flexible part is bent considerably according to the load applied to the flexible part 12 . In contrast, the island 11 hardly exhibits a bending characteristic. This is possible because the flexible portion 12 is thin and soft material. Referring to FIG. 3C , it can be seen that the deformation is concentrated in the flexible part 12 .

상기 내부기판(2) 및 상기 외부기판(3)에는, 각각 전자기기가 놓이는 부분으로서 놓임부와, 상기 놓임부를 연결하여 전자기기의 신호를 전달하는 연결부가 포함될 수 있다. The inner substrate 2 and the outer substrate 3 may include a placing portion as a portion on which an electronic device is placed, respectively, and a connection portion connecting the placing portion to transmit a signal of the electronic device.

상기 내부기판 및 상기 외부기판의 구성을, 내부기판을 예로 들어 설명한다. The configuration of the internal substrate and the external substrate will be described using the internal substrate as an example.

도 8은 상기 내부기판의 평면도이다. 8 is a plan view of the internal substrate.

도 8을 참조하면, 상기 내부기판(2)에는 상기 제 2 전자기기(31)가 놓이는 놓임부(34)와, 상기 놓임부(34)를 서로 전기적으로 연결하는 연결부(35)가 포함된다. 상기 연결부(35)에는 다수 개의 인터커넥터(351)가 병렬하여 제공될 수 있다. 상기 인터커넥터는 좌우로 굴곡되는 다수의 굴곡부를 가질 수 있다. 상기 굴곡부가 상하로 굴곡되는 경우에는, 벤딩시에 상기 중립기판에 접하여 굽힘에 한계를 가질 수 있기 때문에, 바람직하지 않을 수 있다. 다만, 상하로 굴곡되는 것을 본 발명이 배제하거나 발명의 실시가 불가능한 것은 아니다. Referring to FIG. 8 , the internal substrate 2 includes a placing part 34 on which the second electronic device 31 is placed and a connection part 35 electrically connecting the placing part 34 to each other. A plurality of interconnectors 351 may be provided in parallel to the connection part 35 . The interconnector may have a plurality of curved portions that are curved left and right. When the bent portion is bent up and down, it may be undesirable because it may have a limit in bending in contact with the neutral substrate during bending. However, it does not mean that the present invention is excluded from bending up and down or that the practice of the invention is impossible.

상기 놓임부(34)는 생체삽입기기의 동작에 필요한 갯수로 다수개가 마련될 수 있다. 상기 인터커넥터(351)는 전자기기의 동작에 필요한 갯수로 마련할 수 있다. A plurality of the placing portions 34 may be provided as required for the operation of the bio-insertion device. The interconnector 351 may be provided in the number required for the operation of the electronic device.

도 3d는 상기 연결부(35)의 벤딩을 보이는 도면이다. 도 3d를 참조하면, 수축되는 쪽이 늘어나는 쪽에 비하여 더 급격하게 굴곡되는 것을 볼 수 있다. 도면에서는 내부기판(3) 쪽이 더 급격하게 굴곡되는 것을 알 수 있다. 3D is a view showing bending of the connection part 35 . Referring to FIG. 3D , it can be seen that the contracted side is bent more rapidly than the stretched side. In the drawing, it can be seen that the inner substrate 3 is bent more rapidly.

도 3e는 중립기판(1)의 스트레처블 특성을 설명하는 도면이다. 도 3e를 참조하면, 상하좌우로 당길 때, 늘어나는 정도를 퍼센트로 나타내었다. 본 도면을 참조하면, 상기 유연부(12)에 의해서 스트레처블 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있다. 상기 내부기판 및 상기 외부기판은 상기 인터커넥터(351)가 변형함으로써 스트레처블 특성에 대응할 수 있다. 상기 인터커넥터와 상기 유연부(12)는 내외로 서로 정렬될 수 있다. 그 정렬특성에 의해서 각 기판(1)(2)(3)의 스트레처블 특성을 잘 구현할 수 있다. 물론, 상기 아일랜드(11)와 전자기기(21)(31)는 내외로 정렬될 수 있다. 그 정렬특성에 의해서 전자기기에 굽힘응력이 작용하지 않을 수 있다. 상기 전자기기의 파손을 방지할 수 있다. 3E is a view for explaining the stretchable characteristics of the neutral substrate 1 . Referring to FIG. 3E , when pulling up, down, left and right, the degree of stretching is expressed as a percentage. Referring to this figure, it can be seen that the stretchable property is exhibited by the flexible part 12 . The inner substrate and the outer substrate may respond to stretchable characteristics by deforming the interconnector 351 . The interconnector and the flexible portion 12 may be aligned with each other in and out. The stretchable characteristics of each of the substrates 1, 2, and 3 can be well realized by the alignment characteristics. Of course, the island 11 and the electronic devices 21 and 31 may be aligned in and out. Bending stress may not act on electronic devices due to its alignment characteristics. It is possible to prevent damage to the electronic device.

도 4는 상기 외부기판과 상기 내부기판의 연결을 나타내는 도면이다. 4 is a diagram illustrating a connection between the external substrate and the internal substrate.

도 4를 참조하면, 상기 외부기판에서 생성한 에너지를 전달하거나, 상기 내부기판의 신호를 외부기판을 전달하기 위하여 연결선로(14)가 마련될 수 있다. 상기 연결선로(14)는 상기 아일랜드(11)의 안에 놓일 수 있다. 상기 연결선로는 전도성 에폭시를 사용할 수 있다. Referring to FIG. 4 , a connection line 14 may be provided to transmit energy generated by the external substrate or to transmit a signal from the internal substrate to the external substrate. The connection line 14 may be placed in the island 11 . Conductive epoxy may be used as the connection line.

상기 연결선로(14)에 의해서 상기 외부기판 및 상기 내부기판은 협력하여 단일체로 동작할 수 있다. By the connection line 14 , the external substrate and the internal substrate may cooperate and operate as a single unit.

도 5는 상기 중립기판의 제조과정을 설명하는 도면이다. 5 is a view for explaining a manufacturing process of the neutral substrate.

도 5를 참조하면, a) 웨이퍼(110)의 일면에 가이드(111)를 이용하여 소정의 몰드를 형성한다. 글래스(120)의 일면에 가이드(121)를 이용하여 소정의 몰드를 형성한다. 상기 가이드는 SU-8을 이용할 수 있고, 상기 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼를 이용할 수 있다. b) 상기 몰드의 내부에 기판재료를 주입한다. 상기 기판재료로는 PDMS를 이용할 수 있다. c) 상기 웨이퍼(110)를 아래에 두고 상기 글래스(120)를 위에서 눌러서 상기 중립기판(1)의 형이 아래위에 제공되도록 한다. d) 상기 글래스(120)를 제거하여 중립기판(1)을 완성할 수 있다. Referring to FIG. 5 , a) a predetermined mold is formed on one surface of the wafer 110 using a guide 111 . A predetermined mold is formed on one surface of the glass 120 using the guide 121 . The guide may use SU-8, and the wafer may use a silicon wafer. b) Injecting the substrate material into the mold. PDMS may be used as the substrate material. c) Place the wafer 110 below and press the glass 120 from above so that the shape of the neutral substrate 1 is provided below. d) The neutral substrate 1 may be completed by removing the glass 120 .

도 6은 상기 중립기판에 상기 외부기판을 체결하는 것을 설명하는 도면이다. 6 is a view for explaining the coupling of the external substrate to the neutral substrate.

도 6을 참조하면, a) 상기 외부기판이 부착되는 스탬프(140)를 중립기판(1)의 상면에 부착한다. 상기 스탬프는 PDMS를 이용할 수 있다. b) 상기 외부기판(2)을 상기 중립기판(1)에 전사한 다음에 상기 스탬프(140)를 제거할 수 있다. c) 상기 외부기판(2)에 도전성 패드(150)를 프린트한다. 여기서, 도전성 패드는 도전성 에폭시를 스크린 프린트하여 제조할 수 있다. d) 상기 도전성 패드(150)에 상기 제 1 전자기기(21)를 안착할 수 있다. Referring to FIG. 6 , a) a stamp 140 to which the external substrate is attached is attached to the upper surface of the neutral substrate 1 . The stamp may use PDMS. b) After the external substrate 2 is transferred to the neutral substrate 1, the stamp 140 may be removed. c) A conductive pad 150 is printed on the external substrate 2 . Here, the conductive pad may be prepared by screen-printing conductive epoxy. d) The first electronic device 21 may be seated on the conductive pad 150 .

도 7은 상기 중립기판에 상기 내부기판을 체결하는 것을 설명하는 도면이다. 7 is a view for explaining the fastening of the internal substrate to the neutral substrate.

도 7을 참조하면, a) 상기 내부기판(3)이 부착되는 스탬프(160)를 중립기판(1)의 하면에 부착한다. 상기 스탬프는 PDMS를 이용할 수 있다. b) 상기 내부기판(3)을 상기 중립기판(1)에 전사한 다음에 상기 스탬프(160)를 제거할 수 있다. c) 상기 내부기판(3)에 솔더링부(32)로 제 2 전자기기(31)를 체결한다. d) 상기 제 2 전자기기(31)는 경화부(33)를 이용하여 보호할 수 있다. 상기 경화부(33)는 광접착제로서 NOA61을 이용할 수 있다. Referring to FIG. 7 , a) a stamp 160 to which the inner substrate 3 is attached is attached to the lower surface of the neutral substrate 1 . The stamp may use PDMS. b) After transferring the internal substrate 3 to the neutral substrate 1, the stamp 160 may be removed. c) The second electronic device (31) is fastened to the inner substrate (3) by a soldering part (32). d) The second electronic device 31 can be protected by using the hardening part 33 . The hardening part 33 may use NOA61 as an optical adhesive.

도 9는 상기 연결부의 동작을 설명하는 도면이다. 9 is a view for explaining the operation of the connection unit.

도 9a는 상기 인터커넥터의 단일체를 확대하여 보이는 도면으로서, 도 9a를 참조하면, 상기 인터커넥터(351)는, Au와 Ti가 소정의 두께로 적층된 도전 구조물에 PI(폴리이미드)가 상하좌우로 대칭적으로 보호하는 구조로 제공될 수 있다. FIG. 9A is an enlarged view of a single body of the interconnector. Referring to FIG. 9A , the interconnector 351 includes a conductive structure in which Au and Ti are stacked to a predetermined thickness and PI (polyimide) is formed vertically, horizontally and vertically. It may be provided in a structure that symmetrically protects the

도 9b를 참조하면, 상기 인터커넥터(351)에 상하방향으로 벤딩력이 작용할 때, 중립선은 Au에 놓일 수 있다. 이는 금속의 성질에 기인할 수 있다. Referring to FIG. 9B , when a bending force is applied to the interconnector 351 in the vertical direction, the neutral line may be placed on Au. This may be due to the nature of the metal.

도 9c를 참조하면, 곡률반경 0.3mm로 벤딩하였을 때, 변형을 굴곡된 부분이 굽히는 변위를 흡수하는 것을 볼 수 있다. 아울러, Au, Ti에는 변형량이 상당량 작은 것을 볼 수 있다. 이에 따라서, 상기 연결부(35)에 굽힘력이나 인장력이 가하여지더라도, 상기 인터커넥터(351)는 파손되지 않을 수 있다. Referring to FIG. 9C , when bending with a radius of curvature of 0.3 mm, it can be seen that the bent portion absorbs the bending displacement. In addition, it can be seen that the amount of deformation is considerably small in Au and Ti. Accordingly, even if a bending force or tensile force is applied to the connection part 35 , the interconnector 351 may not be damaged.

도 10은 실시예에 따른 생체삽입기기의 동작을 설명하는 도면이다. 10 is a view for explaining the operation of the bio-insertion device according to the embodiment.

도 10을 참조하면, 상기 외부기판(2)의 바깥쪽에는 상기 제 1 전자기기(21)가 놓이고, 상기 내부기판(3)의 안쪽에는 상기 제 2 전자기기(31)가 놓일 수 있다. 상기 제 1 전자기기(21)는 광발전소자일 수 있다. 이에 따라서 광이 조사되는 외부와 인접하기 때문에, 광발전효율이 높을 수 있다. 상기 제 2 전자기기는 생체신호측정소자 또는 전기자극소자일 수 있다. 이에 따라서, 생체의 내부와 인접할 수 있기 때문에, 생체신호측정효율 및 생체자극효율이 높을 수 있다. Referring to FIG. 10 , the first electronic device 21 may be disposed on the outside of the external substrate 2 , and the second electronic device 31 may be disposed on the inside of the internal substrate 3 . The first electronic device 21 may be an optical power device. Accordingly, since it is adjacent to the outside to which light is irradiated, the photovoltaic efficiency may be high. The second electronic device may be a biosignal measuring device or an electrical stimulation device. Accordingly, since it can be adjacent to the inside of the living body, the biosignal measurement efficiency and the biostimulation efficiency can be high.

도 11은 상기 내부기판의 구성을 더 상세하게 본 도면이다. 11 is a view showing the configuration of the internal substrate in more detail.

도 11을 참조하면, 상기 제 2 전자기기(31)에는, ECG신호를 측정하는 ECG블럭(311), 감지전극(312), VCC(313), GND(314), 로우패스필터(315), 마이크로컨트롤유닛(MCU)(316), 및 자극전극(317)이 포함될 수 있다. Referring to FIG. 11 , the second electronic device 31 includes an ECG block 311 for measuring an ECG signal, a sensing electrode 312 , a VCC 313 , a GND 314 , a low-pass filter 315 , A microcontroller unit (MCU) 316 , and a stimulation electrode 317 may be included.

상기 감지전극(312)의 신호를 기준으로 ECG 블럭(311)을 측정하여 자극전극(317)의 동작이 필요한지의 여부를 판단할 수 있다. 자극전극(317)의 동작여부를 정확하게 판별하도록 노이즈를 제거하기 위하여 로우패스필터(315)를 더 설치할 수 있다. 상기 마이크로컨트롤유닛(316)의 판단에 따라서, 상기 자극전극(317)을 통하여 심장으로 자극신호를 보낼 수 있다. By measuring the ECG block 311 based on the signal of the sensing electrode 312 , it can be determined whether the operation of the stimulation electrode 317 is necessary. A low-pass filter 315 may be further installed to remove noise to accurately determine whether the stimulation electrode 317 is operating. According to the determination of the microcontrol unit 316 , a stimulation signal may be transmitted to the heart through the stimulation electrode 317 .

여기서, 중요한 것은 각 필요한 제 2 전자기기(31)는 좁은 영역에 개별적인 아일랜드(11)에 놓일 수 있다. 각 제 2 전자기기는 필요에 따라서, 제 1 전자기기(21)와 연결선로(14)에 의해서 연결될 수 있다. 각 제 2 전자기기는 필요에 따라서 다른 제 2 전자기기와 연결부(35)의 각 인터커넥터(351)에 의해서 연결될 수 있다. 상기 아일랜드는 변형이 작기 때문에 각 전자기기로 변형이 인가되지 않거나 최소한의 변형력만이 인가될 수 있다. Here, it is important to note that each necessary second electronic device 31 can be placed on a separate island 11 in a narrow area. Each second electronic device may be connected to the first electronic device 21 by a connection line 14 as necessary. Each second electronic device may be connected to another second electronic device by means of each interconnector 351 of the connecting part 35 as necessary. Since the deformation of the island is small, no deformation is applied to each electronic device or only a minimum deformation force can be applied.

본 발명에 따르면 좁은 공간에 생체삽입기기를 제작하여 외부에너지의 공급없이 생체삽입기기를 장기간 구동시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to manufacture a bio-insertion device in a narrow space and drive the bio-insertion device for a long period of time without supply of external energy.

1: 중립기판
2: 외부기판
3: 내부기판
1: Neutral substrate
2: External board
3: Internal board

Claims (11)

스트레처블(stretchable)한 특성을 가지는 중립기판;
상기 중립기판의 상측에 놓이고, 제 1 전자기기가 놓이는 외부기판;
상기 중립기판의 하측에 놓이고, 제 2 전자기기가 놓이는 내부기판;
상기 외부기판을 보호하는 캡슐층; 및
상기 내부기판을 보호하는 다른 캡슐층을 포함하는 스트레처블 생체삽입기기.
a neutral substrate having stretchable characteristics;
an external substrate placed on the upper side of the neutral substrate and on which the first electronic device is placed;
an internal substrate placed under the neutral substrate and on which a second electronic device is placed;
a capsule layer protecting the external substrate; and
A stretchable bioinsertable device comprising another capsule layer protecting the inner substrate.
제 1 항에 있어서,
상기 외부기판은, 생체를 내부를 보는 방향과 외부를 보는 방향으로 나눌 때, 외부를 보는 방향에 대응하여 놓이고, 상기 제 1 전자기기는 광발전소자인 생체삽입기기
The method of claim 1,
The external substrate, when dividing the living body into a direction to see the inside and a direction to see the outside, is placed corresponding to the direction to see the outside, the first electronic device is a bio-insertion device that is a photoelectric power generator
제 1 항에 있어서,
상기 내부기판은, 생체를 내부를 보는 방향과 외부를 보는 방향으로 나눌 때, 내부를 보는 방향에 대응하여 놓이고,
상기 제 2 전자기기는, ECG신호를 측정하는 ECG블럭, 감지전극, VCC, GND, 로우패스필터, 마이크로컨트롤유닛(MCU), 및 자극전극 중의 적어도 하나는 포함하는 생체삽입기기.
The method of claim 1,
The inner substrate is placed corresponding to the direction of viewing the inside when dividing the living body into a direction to see the inside and a direction to see the outside,
The second electronic device includes at least one of an ECG block for measuring an ECG signal, a sensing electrode, VCC, GND, a low-pass filter, a microcontroller unit (MCU), and a stimulation electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 캡슐층은;
상기 기판에 인접하고 영률이 작고 두께가 두꺼운 제 1 캡슐층; 및
상기 기판에서 멀고 영률이 크고 두께가 얇은 제 2 캡슐층이 포함되는 생체삽입기기.
The method of claim 1,
The capsule layer;
a first encapsulation layer adjacent to the substrate and having a small Young's modulus and a thick thickness; and
and a second capsule layer that is far from the substrate and has a large Young's modulus and a thin thickness.
제 1 항에 있어서,
상기 중립기판은 상하로 두꺼운 적어도 두 개의 아일랜드; 및
상기 적어도 두개의 아일랜드를 잇고. 상하로 함몰되어 두께가 얇은 유연부가 포함되는 생체삽입기기.
The method of claim 1,
The neutral substrate may include: at least two islands thick vertically; and
connecting said at least two islands. A bio-insertion device that includes a flexible part that is depressed up and down and has a thin thickness.
제 1 항에 있어서,
상기 내부기판 및 상기 외부기판 중의 적어도 하나는,
상기 전자기기가 놓이는 놓임부; 및
상기 놓임부를 연결하는 연결부가 포함되는 생체삽입기기.
The method of claim 1,
At least one of the internal substrate and the external substrate,
a placing portion on which the electronic device is placed; and
A bio-insertion device including a connection part for connecting the placing part.
제 6 항에 있어서,
상기 연결부에는 다수개의 인터커넥터가 포함되고,
상기 인터커넥터는 좌우로 굴곡되는 다수개의 굴곡부를 가지는 생체삽입기기.
7. The method of claim 6,
The connection part includes a plurality of interconnectors,
The interconnector is a bio-insertion device having a plurality of curved portions that are bent left and right.
제 7 항에 있어서,
상기 인터커넥터는 Au 및 Ti가 적층된 도전 구조물; 및
상기 도전 구조물을 상하좌우로 보호하는 보호하는 구조가 포함되는 생체삽입기기.
8. The method of claim 7,
The interconnector may include a conductive structure in which Au and Ti are stacked; and
A bio-insertion device including a protective structure for protecting the conductive structure vertically and horizontally.
제 1 항에 있어서,
상기 내부기판과 상기 외부기판을 연결하는 연결선로가 더 포함되는 생체삽입기기.
The method of claim 1,
A bio-insertion device further comprising a connection line connecting the internal substrate and the external substrate.
제 9 항에 있어서,
상기 중립기판은 두꺼운 부분과 얇은 부분을 포함하고,
상기 연결선로는 상기 두꺼운 부분에 제공되는 생체삽입기기.
10. The method of claim 9,
The neutral substrate includes a thick portion and a thin portion,
The connecting line is a bio-insertion device provided in the thick portion.
제 9 항에 있어서,
상기 연결선로는 전도성 에폭시를 사용하는 생체삽입기기.


10. The method of claim 9,
The connection line is a bio-insertion device using a conductive epoxy.


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