KR20220065647A - 전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

미세전극의 제조 방법이 제공된다. 상기 미세전극의 제조 방법은, 니티놀 와이어(nitinol wire), 및 카본 섬유(carbon fiber)가 연결된 베이스 와이어를 준비하는 단계, 상부면에서 하부면 방향으로 소정 깊이의 홈(groove)이 형성된 성형 몰드를 준비하는 단계, 상기 성형 몰드의 홈 내에 절연 물질을 충진하고, 상기 절연 물질이 충진된 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계, 상기 절연 물질을 경화시켜, 상기 베이스 와이어의 일 영역이 상기 절연 물질에 의해 감싸진 예비 미세전극을 형성하는 단계, 및 상기 예비 미세전극을, 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법 {Microelectrode for electrochemical signal measurement and its manufacturing method}
본 발명은 전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 니티놀 와이어 및 카본 섬유가 연결된 미세전극을 통해 전기화학(Electro-chemical) 신호 및 전기생리(Electro-physiology) 신호를 측정하는 미세전극 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
인구 고령화에 따른 건강 이슈는 전 세계적으로 크게 부각되고 있는 현안이며, 우리나라는 이미 고령사회로 진입하였으며, 2025년에는 초고령사회로 예상된다.
전체인구 중 65세 이상 인구 비율은 2017년 13.8%, 2019년 14.9%, 2021년 16.5%, 2023년 18.2%, 2025년 20.3%, 2027년 22.3%, 2029년 24.1%이며 장래 기대수명은 1990년 71.7세, 2000년 76세, 2010년 80.2세, 2020년 83.2세, 2030년 85.2세, 2040년 86.8세, 2050년 88.2세, 2060년 89.4세로, 평균기대수명은 과거 2000년 76세에서 2040년에는 86.8세까지 높아질 것으로 예상되며 수명이 연장되고 고령화 질병이 많아 짐에 따라 우리나라 의료기기 산업 시장 규모도 점차 커지고 있다.
특히, 이러한 의료기기 산업 중에서도, 생체의 전기화학(Electro-chemical) 신호 및 전기생리(Electro-physiology) 신호를 측정하기 위한 기술이 지속적으로 연구 및 개발되고 있다. 예를 들어, 대한민국 특허 공개번호 10-2010-0077901(출원번호: 10-2008-0135977, 출원인: 한국과학기술연구원)에는, 뇌 신경신호 측정을 위한 전극 이동용 마이크로 매니퓰레이터로서, 샤프트와 진동부를 구비하는 모터, 상기 샤프트 상에서 이동가능하도록 연결되는 이동체, 및 상기 모터가 지지되는 프레임을 포함하고, 전극이 상기 샤프트의 길이방향과 평행한 방향으로 상기 이동체에 연결되어서, 상기 진동부에 의해 상기 샤프트가 진동함에 따라, 상기 이동체가 직선운동하여 상기 전극이 직선운동하는 것을 특징으로 하는 마이크로 매니퓰레이터가 개시되어 있다.
대한민국 특허 공개번호 10-2010-0077901
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 공정 시간이 감소된 전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 신체에 적합한 전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 생산성이 향상된 전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 불량률은 감소되는 반면 수율은 향상된 전기화학 신호 측정을 위한 미세전극 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 미세전극의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 미세전극의 제조 방법은, 니티놀 와이어(nitinol wire), 및 카본 섬유(carbon fiber)가 연결된 베이스 와이어를 준비하는 단계, 상부면에서 하부면 방향으로 소정 깊이의 홈(groove)이 형성된 성형 몰드를 준비하는 단계, 상기 성형 몰드의 홈 내에 절연 물질을 충진하고, 상기 절연 물질이 충진된 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계, 상기 절연 물질을 경화시켜, 상기 베이스 와이어의 일 영역이 상기 절연 물질에 의해 감싸진 예비 미세전극을 형성하는 단계, 및 상기 예비 미세전극을, 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형 몰드는, 제1 방향으로 연장되는 홈(groove)의 깊이가 일정하고 상기 니티놀 와이어가 배치되는 제1 영역, 및 상기 제1 방향으로 연장되는 홈의 깊이가 점차적으로 얕아지고 상기 카본 섬유가 배치되는 제2 영역을 포함하되, 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계에서, 상기 제2 영역 내에 상기 절연 물질이 충진되고, 상기 니티놀 와이어 및 상기 카본 섬유의 연결부분이 상기 제2 영역 내에 배치되도록, 상기 성형 몰드의 홈 내에 상기 베이스 와이어가 배치되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 영역에 형성된 홈은 제1 깊이를 갖고, 상기 제2 영역에 형성된 홈은 상기 제1 깊이보다 깊은 제2 깊이에서 상기 제1 깊이보다 얕은 제3 깊이로, 상기 제1 방향을 따라 깊이가 변화되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 와이어를 준비하는 단계는, 상기 니티놀 와이어 및 상기 카본 섬유를 준비하는 단계, 및 상기 니티놀 와이어의 길이방향 연장선과 상기 카본 섬유의 길이방향 연장선이 일직선을 이루도록, 상기 니티놀 와이어의 일단 및 상기 카본 섬유의 일단을 전도성 접착제로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계에서, 상기 니티놀 와이어와 상기 카본 섬유를 연결하는 상기 전도성 접착제가, 상기 홈의 바닥면과 마주보도록 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전도성 접착제는, 은 페이스트(silver paste)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계에서, 상기 카본 섬유의 일 영역이 상기 성형 몰드의 외부에 노출되도록, 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어가 배치되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형 몰드의 외부에 노출된 상기 카본 섬유의 일 영역은, 상기 홈 내에 배치된 상기 니티놀 와이어의 길이방향 연장선과 일직선을 이룰 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 절연 물질은, 덴탈 레진(dental resin)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형 몰드를 준비하는 단계는, 하부면으로부터 상부면 방향으로 돌출된 돌출부가 내부에 형성된 금속 몰드를 준비하는 단계, 상기 금속 몰드 내부에 액상 고분자를 제공한 후 상기 액상 고분자를 경화시켜, 상기 돌출부의 역상을 갖는 홈이 형성된 상기 성형 몰드를 제조하는 단계, 및 상기 금속 몰드로부터 상기 성형 몰드를 분리시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 액상 고분자는, 액상 PDMS(Polydimethylsiloxane)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 예비 미세전극을 형성하는 단계에서, 상기 절연 물질은 UV에 의해 경화되는 것을 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 미세전극을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 미세전극은 제1 방향으로 연장되는 니티놀 와이어(nitinol wire), 상기 니티놀 와이어와 연결되고, 상기 제1 방향을 따라 만곡된 형태를 갖는 카본 섬유(carbon fiber), 상기 니티놀 와이어와 상기 카본 섬유의 연결부분, 상기 카본 섬유의 일 영역, 및 상기 니티놀 와이어의 일 영역을 감싸는 절연 커버, 및 상기 절연 커버의 일 영역 및 상기 니티놀 와이어의 일 영역을 감싸는 고분자 튜브를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 카본 섬유의 제1 성형 영역은 상기 절연 커버에 의해 감싸지고, 상기 카본 섬유의 제2 성형 영역은 외부에 노출되되, 상기 카본 섬유의 상기 제2 성형 영역은, 상기 니티놀 와이어의 길이방향 연장선과 일직선을 이루는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법은, 니티놀 와이어 및 카본 섬유가 연결된 베이스 와이어를 준비하는 단계, 상부면에서 하부면 방향으로 소정 깊이의 홈이 형성된 성형 몰드를 준비하는 단계, 상기 형성 몰드의 상기 홈 내에 절연 물질을 충진하고, 상기 절연 물질이 충진된 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계, 상기 절연 물질을 경화시켜, 상기 베이스 와이어의 일 영역이 상기 절연 물질에 의해 감싸진 예비 미세전극을 형성하는 단계, 및 상기 예비 미세전극을 상기 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
이로 인해, 종래의 미세전극 제조 방법과 비교하여 실리카 튜브를 이용하지 않게 됨에 따라, 상기 니티놀 와이어를 가공하는 과정을 생략할 수 있음으로 공정이 간소화되고 공정 시간 또한 감소될 수 있다.
또한, 상기 절연 물질로서 덴탈 레진이 사용됨으로써, 신체에 적합하고, 자외선(UV)을 통해 쉽게 경화시킬 수 있으므로 상기 미세전극의 생산성이 향상되고, 제조 공정이 간소화되며, 공정 비용이 감소될 수 있다.
또한, 상기 절연 물질로서 덴탈 레진이 사용됨으로써, 자외선 경화 과정에서 형태 및 부피의 변형이 최소화될 수 있으므로, 상기 미세전극의 형태가 용이하게 유지되어, 상기 미세전극의 불량률은 감소되는 반면 수율은 향상될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 성형 몰드를 통해 상기 미세전극이 제조됨에 따라, 상기 니티놀 와이어의 길이방향 연장선과 상기 카본 섬유가 일직선을 이루도록 제조될 수 있다. 이로 인해, 전기화학 신호 측정 및 전기생리 신호 측정의 정확성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 베이스 와이어 준비 단계를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 성형 몰드를 준비하는 단계를 설명하는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 제조 방법 과정에서 준비되는 성형 모드를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 베이스 와이어 배치 단계 및 예비 미세전극 형성 단계를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 예비 미세전극 형성 단계에서 카본 섬유의 형상을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 형성된 예비 미세전극을 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 예비 미세전극을 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계를 설명하는 도면이다.
도 14는 전기화학 신호 측정을 위한 종래의 미세전극 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 금속 몰드를 촬영한 사진이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 성형 몰드를 촬영한 사진이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 성형 몰드 내에 베이스 와이어가 배치된 상태를 촬영한 사진이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 절연 물질의 경화 과정을 촬영한 사진이다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 미세 전극의 제조 과정 중 성형 몰드로부터 예비 미세전극을 분리하는 과정을 촬영한 사진이다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극을 촬영한 사진이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극과 종래의 미세전극을 비교한 사진이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 도파민 반응을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 베이스 와이어 준비 단계를 설명하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 성형 몰드를 준비하는 단계를 설명하는 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 제조 방법 과정에서 준비되는 성형 몰드를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 니티놀 와이어(nitinol wire, NW), 및 카본 섬유(carbon fiber, CF)가 연결된 베이스 와이어(100)가 준비될 수 있다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 와이어(100)를 준비하는 단계는, 상기 니티놀 와이어(NW) 및 상기 카본 섬유(CF)를 준비하는 단계, 및 상기 니티놀 와이어(NW)의 일단 및 상기 카본 섬유(CF)의 일단을 전도성 접착제로 연결하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도성 접착제는, 은 페이스트(silver paste, SP)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF)의 일단을 연결하는 단계에서, 상기 니티놀 와이어(NW)의 길이방향 연장선과 상기 카본 섬유(CF)의 길이방향 연장선이 일직선을 이루도록, 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF)가 연결될 수 있다. 즉, 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF)가 연결된 상기 베이스 와이어(100)는 일직선 형태를 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF)가 일직선으로 연결되지 않는 경우, 뇌의 특정 부분에서 발생하는 신호를 측정하는데 있어 측정 정확도가 현저하게 감소될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상부면에서 하부면 방향으로 소정 깊이의 홈(groove, GV)이 형성된 성형 몰드(300)가 준비될 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 상기 성형 몰드(300)를 준비하는 단계는, 하부면으로부터 상부면 방향으로 돌출된 돌출부(200a)가 내부에 형성된 금속 몰드(200)를 준비하는 단계, 상기 금속 몰드 내부에 액상 고분자(LP)를 제공한 후 상기 액상 고분자를 경화시켜, 상기 돌출부(200a)의 역상을 갖는 홈(GV)이 형성된 상기 성형 몰드(300)를 제조하는 단계, 및 상기 금속 몰드(200)로부터 상기 성형 몰드(300)를 분리시키는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 액상 고분자(LP)는, 액상 PDMS(Polydimethylsiloxane)을 포함할 수 있다. 즉, 양각 금속 몰드(200)를 통해 음각 고분자(예를 들어, PDMS) 몰드(상기 성형 몰드, 300)가 제조될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 성형 몰드(300)가 고분자(예를 들어, PDMS)를 통해 제조됨으로써, 후술되는 예비 미세전극은 상기 성형 몰드(300)로부터 용이하게 분리될 수 있다. 이와 달리, 상기 성형 몰드(300)가 금속과 같은 단단한 재질의 물질로 제조되는 경우, 후술되는 예비 미세전극이 상기 성형 몰드(300)로부터 분리되는 과정에서 파손되는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 상기 성형 몰드(300)는 상기 금속 몰드(200)를 통해 제조됨으로, 상기 성형 몰드(300)의 대량생산이 용이할 수 있다. 이로 인해, 후술되는 미세전극의 생산성 또한 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 돌출부(200a)는 반원 형상을 가질 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 돌출부(200a)는 삼각형, 사각형, 오각형 등의 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 돌출부(200a)의 형상은 제한되지 않는다. 상기 돌출부(200a)가 다양한 형상을 가질 수 있음에 따라, 상기 돌출부(200a)의 역상을 갖는 상기 홈(GV) 또한, 다양한 형상을 가질 수 있다. 이로 인해, 상기 홈(GV)을 통해 제조되는 본 발명에 따른 미세전극 또한 다양한 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 성형 몰드(300)는 제1 영역(GV1) 및 제2 영역(GV2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 영역(GV1)은, 제1 방향으로 연장되는 상기 홈(GV)의 깊이가 일정한 영역일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 영역(GV2)은 상기 제1 방향으로 연장되는 상기 홈(GV)의 깊이가 점차적으로 얕아지는 영역일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 방향은 도 5에 도시된 X축 방향일 수 있다. 즉, 상기 제1 영역(GV1)에 형성된 상기 홈(GV)은 직선 형태를 갖는 반면, 상기 제2 영역(GV2)에 형성된 상기 홈(GV)은 만곡된 형태를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1 영역(GV1)에 형성된 상기 홈(GV)은 제1 깊이(d1)를 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 영역(GV2)에 형성된 상기 홈(GV)은 상기 제1 깊이(d1) 보다 깊은 제2 깊이(d2)에서 상기 제1 깊이(d1)보다 얕은 제3 깊이(d3)로, 상기 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 깊이가 변화될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 깊이(d1, d2, d3)는, 상기 성형 몰드(300)의 상부면(300a)의 연장선과 상기 홈(GV)의 바닥면 사이의 직선 거리로 정의될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 영역(GV1)에 형성된 상기 홈(GV)의 상기 제1 깊이(d1)는, 상기 니티놀 와이어(NW)의 직경과 실질적으로 같을 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 깊이(d1)가 상기 니티놀 와이어(NW)의 직경보다 작은 경우, 후술되는 예비 미세전극을 형성하기 위해, 상기 홈(GV)으로부터 노출된 상기 니티놀 와이어(NW)를 덮기 위한 추가적인 성형 몰드가 요구되므로 공정상의 비용 및 절차가 복잡해지는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 추가적인 성형 몰드를 통하여, 후술되는 예비 미세전극이 형성되더라도, 추가적인 성형 몰드와 상기 성형 몰드(300) 사이의 얼라인(align) 문제가 발생하여, 후술되는 예비 미세전극의 신뢰성이 저하될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 깊이(d2)가 후술되는 고분자 튜브의 내경보다 큰 경우, 후술되는 예비 미세전극을 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계에서, 예비 미세전극의 삽입이 용이하게 이루어지지 않는 문제점이 발생될 수 있다. 또는, 이와 달리, 상기 제1 깊이(d1)가 상기 니티놀 와이어(NW)의 직경보다 큰 경우 후술되는 예비 미세전극을 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계에서, 예비 미세전극의 삽입이 용이하게 이루어지지 않는 문제점이 발생될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 베이스 와이어 배치 단계 및 예비 미세전극 형성 단계를 설명하는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 예비 미세전극 형성 단계에서 카본 섬유의 형상을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 형성된 예비 미세전극을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 상기 성형 몰드(300)의 상기 홈(GV) 내에 절연 물질(DR)이 충진될 수 있다. 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 성형 몰드(300)의 상기 제2 영역(GV2)에 형성된 상기 홈(GV) 내에 상기 절연 물질(DR)이 충진될 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 물질은 덴탈 레진(dental resin)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 절연 물질(DR)은, 상기 제2 영역(GV2)의 홈(GV)을 가득 채우도록 충분히 충진될 수 있다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 상기 제2 영역(GV2)에 형성된 상기 홈(GV) 내에 상기 절연 물질(DR)이 충진된 후, 상기 홈(GV) 내에 상기 베이스 와이어(100)가 배치될 수 있다(S300). 구체적으로, 상기 제1 영역(GV1)에 형성된 상기 홈(GV) 내에 상기 베이스 와이어(100)의 상기 니티놀 와이어(NW)가 배치될 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 영역(GV2)에 형성된 상기 홈(GV) 내에 상기 베이스 와이어(100)의 상기 카본 섬유(CF)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 니티놀 와이어(NW) 및 상기 카본 섬유(CF)의 연결부분(100a)은, 상기 제2 영역(GV2)에 형성된 상기 홈(GV) 내에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 니티놀 와이어(NW) 및 상기 카본 섬유(CF)의 연결부분(100a)에 제공된 상기 전도성 접착제(SP)는, 상기 제2 영역(GV2)의 상기 홈(GV) 내에 충진된 상기 절연 물질(DR)에 의하여 감싸질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF)를 연결하는 상기 전도성 접착제(SP)는 상기 제2 영역(GV2)의 홈(GV)의 바닥과 마주보도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연 물질(DR)이 상기 전도성 접착제(SP)를 안정적으로 감쌀 수 있다.
상기 제1 영역(GV1) 및 상기 제2 영역(GV2)에 형성된 상기 홈(GV)에 각각, 상기 니티놀 와이어(NW) 및 상기 카본 섬유(CF)가 배치되는 경우, 상기 니티놀 와이어(NW)의 타단 및 상기 카본 섬유(CF)의 타단은 상기 성형 몰드(300)의 외부로 노출될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 니티놀 와이어(NW)의 타단은, 상기 카본 섬유(CF)와 연결되는 상기 니티놀 와이어(NW)의 일단과 대향하는 단일 수 있다. 상기 카본 섬유(CF)의 타단은, 상기 니티놀 와이어(NW)와 연결되는 상기 카본 섬유(CF)의 일단과 대향하는 단일 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 제1 영역(GV1)의 홈(GV)은 직선 형태를 가짐에 따라, 상기 제1 영역(GV1)의 홈(GV)에 배치된 상기 니티놀 와이어(NW)는, 상기 홈(GV) 내에 배치된 영역 및 상기 성형 몰드(300)의 외부에 노출된 영역 모두 직선 형태를 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 영역(GV2)의 홈(GV)은 만곡된 형태를 가짐에 따라, 상기 제2 영역(GV2)의 홈(GV)에 배치된 상기 카본 섬유(CF)는, 상기 홈(GV) 내에 배치된 영역 및 상기 성형 몰드(300)의 외부에 노출된 영역의 형태가 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 영역(GV2)의 홈(GV) 내에 배치된 상기 카본 섬유(CF)의 제1 성형 영역(CF1)은 만곡된 형태를 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 성형 몰드(300)의 외부에 노출된 상기 카본 섬유(CF)의 제2 성형 영역(CF2)은 직선 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 카본 섬유(CF)의 상기 제1 성형 영역(CF1)은 상기 절연 물질(DR)에 의해 감싸지는 반면, 상기 카본 섬유(CF)의 상기 제2 성형 영역(CF2)은 상기 절연 물질(DR)의 외부로 노출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형 몰드(300)의 외부에 노출된 상기 카본 섬유(CF)의 상기 제2 성형 영역(CF2)은, 상기 제1 영역(GV1)의 홈(GV) 내에 배치된 상기 니티놀 와이어(NW)의 길이방향 연장선과 일직선을 이룰 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 성형 영역(CF2)이, 상기 제1 영역(GV1)의 홈(GV) 내에 배치된 상기 니티놀 와이어(NW)의 길이방향 연장선과 일직선을 이루지 않는 경우, 뇌의 특정 부분에서 발생하는 신호를 측정하는데 있어 측정 정확도가 현저하게 감소될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 제2 성형 영역(CF2)이, 상기 제1 영역(GV1)의 홈(GV) 내에 배치된 상기 니티놀 와이어(NW)의 길이방향 연장선과 일직선을 이루지 않는 경우, 후술되는 고분자 튜브 삽입 단계에서, 후술되는 예비 미세전극이 고분자 튜브 내에 안정적으로 삽입되지 못하는 문제점이 발생될 수 있다.
도 1, 및 도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 절연 물질(DR)이 충진된 상기 홈(GV) 내에 상기 베이스 와이어(100)가 배치된 후, 상기 절연 물질(DR)이 경화될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 절연 물질(DR)은 자외선(UV)을 통해 경화될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 와이어(100)의 일 영역이 상기 절연 물질(DR)에 의해 감싸진 예비 미세전극(400)이 형성될 수 있다(S400). 일 실시 예에 따르면, 경화된 상기 절연 물질(DR)은 절연 커버(IC)로 정의될 수 있다. 이 경우, 예비 미세전극(400)은 상기 베이스 와이어(100)의 일 영역이 상기 절연 커버(IC)에 의해 감싸질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 절연 커버(IC)는 원뿔 형태를 가질 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 절연 커버(IC)는 삼각뿔, 사각뿔, 오각뿔 등의 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 절연 커버(IC)의 형태는 제한되지 않는다. 상기 성형 몰드(300)를 통해 상기 예비 미세전극(400)이 형성된 후, 상기 성형 몰드(300)로부터 상기 예비 미세전극(400)은 분리될 수 있다.
상기 절연 물질(DR)은, 상기 베이스 와이어(100)를 전기적으로 절연시킬 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이, 상기 절연 물질(DR)이 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF)의 연결부분(100a)을 감쌈에 따라, 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF) 사이의 결합 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 절연 물질(DR)로서 덴탈 레진이 사용됨에 따라, 상기 절연 물질(DR)은 자외선(UV)을 통해 쉽게 경화될 수 있다. 이로 인해, 후술되는 미세전극의 생산성이 향상되고, 제조 공정이 간소화되며, 공정 비용이 감소될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 절연 물질(DR)로서 덴탈 레진이 사용됨에 따라, 자외선(UV) 경화 과정에서 형태 및 부피의 변형이 최소화될 수 있다. 이로 인해, 상기 예비 미세전극(400)이 상기 성형 몰드(300)의 형태를 용이하게 유지할 수 있으므로, 후술되는 미세전극의 불량률은 감소되는 반면 수율은 향상될 수 있다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 예비 미세전극을 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계를 설명하는 도면이고, 도 14는 전기화학 신호 측정을 위한 종래의 미세전극 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1, 및 도 10 내지 도 13을 참조하면, 상기 예비 미세전극(400)이 고분자 튜브(PT)내에 삽입될 수 있다(S500). 일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 튜브(400)는, 폴리이미드(polyimide) 튜브를 포함할 수 있다.
상기 예비 미세전극(400)이 상기 고분자 튜브(PT)내에 삽입됨에 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 고분자 튜브(PT)는 상기 예비 미세전극(400)의 일 영역을 감쌀 수 있다. 이로 인해, 상기 고분자 튜브(PT)는 상기 예비 미세전극(400)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
상기 예비 미세전극(400)이 상기 고분자 튜브(PT)내에 삽입된 후, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 고분자 튜브(PT)와 상기 예비 미세전극(400) 사이에 밀봉 물질(SM)이 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 밀봉 물질(SM)은, 상기 고분자 튜브(PT)와 상기 예비 미세전극(400)의 상기 절연 커버(IC) 사이에 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 밀봉 물질(SM)은 에폭시(epoxy), 또는 폴리아믹산(polyamic acid) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 고분자 튜브(PT)와 상기 예비 미세전극(400) 사이에 상기 밀봉 물질(SM)이 제공된 후, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 카본 섬유(CF)의 신경전달물질에 대한 반응 면적을 제한하기 위해, 상기 카본 섬유(CF)의 일부가 제거될 수 있다. 구체적으로, 상기 절연 커버(IC)의 외부로 노출된 상기 카본 섬유(CF)의 상기 제2 성형 영역(CF2)의 일부가 제거될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 방향(예를 들어, X축 방향)으로 연장되는 상기 니티놀 와이어(NW), 상기 니티놀 와이어(NW)와 연결되고 상기 제1 방향(예를 들어, X축 방향)을 따라 만곡된 형태를 갖는 상기 카본 섬유(CF), 상기 니티놀 와이어(NW)와 상기 카본 섬유(CF)의 연결부분(100a), 상기 카본 섬유(CF)의 일 영역, 및 상기 니티놀 와이어(NW)의 일 영역을 감싸는 상기 절연 커버(IC), 및 상기 절연 커버(IC)의 일 영역 및 상기 니티놀 와이어의 일 영역을 감싸는 고분자 튜브를 포함하는 미세전극(600)이 제조될 수 있다.
도 14를 참조하면, 전기화학 신호 측정을 위한 종래의 미세전극은, 수작업을 통해 단일 카본 섬유를 분리하고 실리카 튜브에 밀어 넣는 단계(#1), 약 20 μm 크기의 지름을 갖는 폴리아믹산을 카본 섬유에 옮겨 바르는 단계(#2), 카본 섬유를 잡아당겨 폴리아믹산을 실리카 튜브에 붙이는 단계(#3), 고온의 오븐에서 약 45분 동안 말려주는 단계(#4), 니티놀 와이어를 준비한 후 니티놀 와이어의 직경을 갈아내는 단계(#5), 실버 페이스트를 이용하여 니티놀 와이어와 실리카 튜브를 접합시키는 단계(#6), 고온의 오븐에서 약 45분 동안 말려주는 단계(#7), 니티놀 와이어와 실리카 튜브가 접합된 전극을 폴리이미드 튜브 내에 삽입하고, 폴리이미드 튜브와 실리카 튜브 사이를 폴리아믹산 또는 에폭시로 밀봉하는 단계(#8), 밀봉 물질로 폴리아믹산이 사용된 경우, 고온의 오븐에서 약 45분 동안 말려주는 단계(#8-1), 및 노출된 카본섬유의 일부를 제거하는 단계(#9)를 통해 제조되었다.
이러한 방법을 통해 형성된 종래의 미세전극은, 공정 과정에서 수작업이 개입되고 오븐을 통한 다수의 건조 시간이 소요됨으로, 공정 시간이 길어지는 문제점이 있었다. 또한, #3 단계 및 #8-1 단계에서 폴리아믹산을 말려주는 과정에서, 폴리아믹산의 형태가 변형됨으로, 원하는 형태의 전극을 제조하기 어려운 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 니티놀 와이어(NW)와 카본 섬유(CF)를 일직선 상에 위치하도록 제조하기 어려워, 미세전극의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법은, 상기 니티놀 와이어(NW) 및 상기 카본 섬유(CF)가 연결된 상기 베이스 와이어(100)를 준비하는 단계, 상부면에서 하부면 방향으로 소정 깊이의 상기 홈(GV)이 형성된 상기 성형 몰드(300)를 준비하는 단계, 상기 형성 몰드(300)의 상기 홈(GV) 내에 상기 절연 물질(DR)을 충진하고, 상기 절연 물질(DR)이 충진된 상기 홈(GV) 내에 상기 베이스 와이어(100)를 배치하는 단계, 상기 절연 물질(DR)을 경화시켜, 상기 베이스 와이어(100)의 일 영역이 상기 절연 물질(DR)에 의해 감싸진 상기 예비 미세전극(400)을 형성하는 단계, 및 상기 예비 미세전극(400)을 상기 고분자 튜브(PT) 내에 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
이로 인해, 종래의 미세전극 제조 방법과 비교하여 실리카 튜브를 이용하지 않게 됨에 따라, 상기 니티놀 와이어(NW)를 가공하는 과정을 생략할 수 있음으로 공정이 간소화되고 공정 시간 또한 감소될 수 있다.
또한, 상기 절연 물질(DR)로서 덴탈 레진이 사용됨으로써, 신체에 적합하고, 자외선(UV)을 통해 쉽게 경화시킬 수 있으므로 상기 미세전극(600)의 생산성이 향상되고, 제조 공정이 간소화되며, 공정 비용이 감소될 수 있다.
또한, 상기 절연 물질(DR)로서 덴탈 레진이 사용됨으로써, 자외선(UV) 경화 과정에서 형태 및 부피의 변형이 최소화될 수 있으므로, 상기 미세전극(600)의 형태가 용이하게 유지되어, 상기 미세전극(600)의 불량률은 감소되는 반면 수율은 향상될 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 성형 몰드(300)를 통해 상기 미세전극(600)이 제조됨에 따라, 상기 니티놀 와이어(NW)의 길이방향 연장선과 상기 카본 섬유(CF)가 일직선을 이루도록 제조될 수 있다. 이로 인해, 전기화학 신호 측정 및 전기생리 신호 측정의 정확성과 신뢰성이 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 제조 장치가 설명된다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 미세전극 제조 장치는, 성형 스테이지(10), 및 성형 헤드(20)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
상기 성형 스테이지(10)에는 일 방향으로 이격되어 나란히 배치된 복수의 홈을 가진 성형 몰드를 제조하여 배치할 수 있다. 복수의 홈을 가진 성형 몰드는 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 실시 예에 따른 미세전극의 제조 방법 중 상기 성형 몰드(300)를 준비하는 방법과 같은 방법으로 제조할 수 있다. 즉 상기 성형 스테이지(10)에 배치되는 음각 고분자(예를 들어, PDMS) 몰드는 복수의 홈을 포함하는 양각 금속 몰드를 통해 제조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 홈을 가진 상기 성형 몰드는, 상기 성형 스테이지(10)로부터 분리될 수 있다. 이로 인해, 예비 미세전극이 상기 성형 몰드로부터 용이하게 분리될 수 있다.
상기 성형 헤드(20)는, 상기 성형 스테이지(10)의 홈과 마주보도록 배치될 수 있다. 상기 성형 헤드(20)는, 상기 성형 스테이지(10)의 홈의 일 영역에 상기 절연 물질(예를 들어, 덴탈 레진)을 충진할 수 있다. 또한, 상기 성형 헤드(20)는, 상기 절연 물질이 충진된 홈 내에, 상기 니티놀 와이어 및 상기 카본 섬유가 연결된 상기 베이스 와이어를 배치할 수 있다. 또한, 상기 성형 헤드(20)는, 상기 베이스 와이어가 배치된 상태에서, 상기 절연 물질을 경화시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 성형 헤드(20)는, 상기 성형 스테이지(10)의 복수의 홈이 배치된 방향을 따라 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 성형 헤드(20)는, 상기 성형 스테이지(10)의 상기 복수의 홈 내에 순차적으로 상기 절연 물질을 충진하고, 상기 베이스 와이어를 배치한 후, 상기 절연 물질을 경화시킬 수 있다. 이로 인해, 상기 예비 미세전극이 대량생산될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 제조 장치가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극 및 그 제조 방법의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다.
실시 예에 따른 베이스 와이어 제조
실버 페이스트(silver paste)를 이용하여, 니티놀 와이어(nitinol wire)에 카본 섬유(carbon fiber)를 접착하였다. 이후, 고온의 오븐에서 약 45분 동안 말려 상기 실시 예에 따른 베이스 와이어를 제조하였다.
실시 예에 따른 성형 몰드 제조
하부면에서 상부면 방향으로 돌출된 돌출부가 내부에 형성된 금속 몰드를 준비하였다. 이후, 금속 몰드 내에 액상의 PDMS(Polydimethylsiloxane)를 채우고 경화시킨 후, 금속 몰드로부터 경화된 PDMS를 분리시켰다. 이에 따라, 상기 금속 몰드의 돌출부의 역상을 갖는 홈이 형성된 상기 실시 예에 따른 성형 몰드를 제조하였다. 구체적으로, 홈의 형태가 원뿔의 형태를 갖도록 제조하였다.
실시 예에 따른 미세전극 제조
상술된 실시 예에 따른 성형 몰드의 홈의 일 영역 내에 덴탈 레진을 충진하고, 덴탈 레진이 충진된 홈 내에 상기 실시 예에 따른 베이스 와이어를 배치하였다. 이후, 자외선(UV)을 통해 덴탈 레진을 경화시고, 성형 몰드로부터 분리시켜 예비 미세전극을 제조하였다.
폴리이미드(polyimide) 튜브 내에, 상기 예비 미세전극을 삽입한 후 폴리아믹산(polyamic acid) 또는 에폭시를 이용하여 밀봉시켰다. 최종적으로, 고온의 오븐에서 약 45분 동안 말려주고(에폭시가 사용된 경우 생략), 덴탈 레진으로부터 노출된 카본 섬유의 길이가 약 100 μm가 되도록 노출된 카본 섬유의 일 영역을 제거하여, 상기 실시 예에 따른 미세전극을 제조하였다.
도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 금속 몰드를 촬영한 사진이고, 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 성형 몰드를 촬영한 사진이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 상기 금속 몰드에는 하부면으로부터 상부면 방향으로 돌출된 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 성형 몰드에는 상기 금속 몰드 돌출부의 역상을 갖는 홈이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 성형 몰드 내에 베이스 와이어가 배치된 상태를 촬영한 사진이다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 상기 성형 몰드의 홈의 일 영역 내에 덴탈 레진(dental resin)이 충진되고, 상기 성형 몰드의 홈 내에 상기 베이스 와이어가 배치되는 것을 확인할 수 있었다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 절연 물질의 경화 과정을 촬영한 사진이고, 도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 미세 전극의 제조 과정 중 성형 몰드로부터 예비 미세전극을 분리하는 과정을 촬영한 사진이다.
도 20을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 상기 성형 몰드가 PDMS로 제조됨에 따라, 투명 상태를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이로 인해, 성형 몰드의 앞면(Front) 및 뒷면(Back) 모두를 통해 자외선(UV) 조사가 이루어질 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 21을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 미세전극의 제조 과정 중 사용되는 상기 성형 몰드가 PDMS로 제조됨에 따라, 상기 예비 미세전극의 분리과정이 용이하게 이루어질 수 있음을 확인할 수 있었다.
도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극을 촬영한 사진이다.
도 22를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 미세전극은, 일 방향으로 연장되는 니티놀 와이어(nitinol wire), 상기 니티놀 와이어와 연결되고, 일 방향을 따라 만곡된 형태를 갖는 카본 섬유(carbon fiber), 상기 니티놀 와이어와 상기 카본 섬유의 연결부분, 상기 카본 섬유의 일 영역, 및 상기 니티놀 와이어의 일 영역을 감싸는 덴탈 레진(dental resin), 및 상기 덴탈 레진의 일 영역 및 상기 니티놀 와이어의 일 영역을 감싸는 폴리이미드(polyimide) 튜브를 포함하고, 폴리이미드 튜브와 덴탈 레진 사이에 에폭시가 제공되어 밀봉된 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극과 종래의 미세전극을 비교한 사진이고, 도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 도파민 반응을 나타내는 그래프이다.
도 23의 (a)를 참조하면, 도 14를 참조하여 설명된 종래의 방법으로 제조된 미세전극을 나타내고, 도 23의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 미세전극을 나타낸다. 도 23의 (a) 및 도 23의 (b)에서 확인할 수 있듯이, 종래의 미세전극의 경우 형상이 불규칙적이지만, 본 발명의 실시 예에 따른 미세전극의 경우 일정한 형상을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
도 24를 참조하면, 종래의 방법으로 제조된 미세전극과 마찬가지로, 상기 실시 예에 따른 미세전극 또한 동일한 패턴의 도파민 반응을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 베이스 와이어
200: 금속 몰드
300: 성형 몰드
400: 예비 미세전극
600: 미세전극
NW: 니티놀 와이어
CF: 카본 섬유
CF1, CF2: 제1 성형 영역, 제2 성형 영역
SP: 전도성 접착제
LP: 액상 고분자
GV: 홈
GV1, GV2: 제1 영역, 제2 영역
DR: 절연 물질
PT: 고분자 튜브

Claims (14)

  1. 니티놀 와이어(nitinol wire), 및 카본 섬유(carbon fiber)가 연결된 베이스 와이어를 준비하는 단계;
    상부면에서 하부면 방향으로 소정 깊이의 홈(groove)이 형성된 성형 몰드를 준비하는 단계;
    상기 성형 몰드의 홈 내에 절연 물질을 충진하고, 상기 절연 물질이 충진된 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계;
    상기 절연 물질을 경화시켜, 상기 베이스 와이어의 일 영역이 상기 절연 물질에 의해 감싸진 예비 미세전극을 형성하는 단계; 및
    상기 예비 미세전극을, 고분자 튜브 내에 삽입하는 단계를 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 성형 몰드는, 제1 방향으로 연장되는 홈(groove)의 깊이가 일정하고 상기 니티놀 와이어가 배치되는 제1 영역, 및 상기 제1 방향으로 연장되는 홈의 깊이가 점차적으로 얕아지고 상기 카본 섬유가 배치되는 제2 영역을 포함하되,
    상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계에서,
    상기 제2 영역 내에 상기 절연 물질이 충진되고, 상기 니티놀 와이어 및 상기 카본 섬유의 연결부분이 상기 제2 영역 내에 배치되도록, 상기 성형 몰드의 홈 내에 상기 베이스 와이어가 배치되는 것을 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 영역에 형성된 홈은 제1 깊이를 갖고,
    상기 제2 영역에 형성된 홈은 상기 제1 깊이보다 깊은 제2 깊이에서 상기 제1 깊이보다 얕은 제3 깊이로, 상기 제1 방향을 따라 깊이가 변화되는 것을 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 와이어를 준비하는 단계는,
    상기 니티놀 와이어 및 상기 카본 섬유를 준비하는 단계; 및
    상기 니티놀 와이어의 길이방향 연장선과 상기 카본 섬유의 길이방향 연장선이 일직선을 이루도록, 상기 니티놀 와이어의 일단 및 상기 카본 섬유의 일단을 전도성 접착제로 연결하는 단계를 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계에서,
    상기 니티놀 와이어와 상기 카본 섬유를 연결하는 상기 전도성 접착제가, 상기 홈의 바닥면과 마주보도록 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계를 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 전도성 접착제는, 은 페이스트(silver paste)를 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 홈 내에 상기 베이스 와이어를 배치하는 단계에서,
    상기 카본 섬유의 일 영역이 상기 성형 몰드의 외부에 노출되도록, 상기 홈 내에 상기 베이스 와이어가 배치되는 것을 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 성형 몰드의 외부에 노출된 상기 카본 섬유의 일 영역은, 상기 홈 내에 배치된 상기 니티놀 와이어의 길이방향 연장선과 일직선을 이루는 미세전극의 제조 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 절연 물질은, 덴탈 레진(dental resin)을 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 성형 몰드를 준비하는 단계는,
    하부면으로부터 상부면 방향으로 돌출된 돌출부가 내부에 형성된 금속 몰드를 준비하는 단계;
    상기 금속 몰드 내부에 액상 고분자를 제공한 후 상기 액상 고분자를 경화시켜, 상기 돌출부의 역상을 갖는 홈이 형성된 상기 성형 몰드를 제조하는 단계; 및
    상기 금속 몰드로부터 상기 성형 몰드를 분리시키는 단계를 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 액상 고분자는, 액상 PDMS(Polydimethylsiloxane)을 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 예비 미세전극을 형성하는 단계에서, 상기 절연 물질은 UV에 의해 경화되는 것을 포함하는 미세전극의 제조 방법.
  13. 제1 방향으로 연장되는 니티놀 와이어(nitinol wire);
    상기 니티놀 와이어와 연결되고, 상기 제1 방향을 따라 만곡된 형태를 갖는 카본 섬유(carbon fiber);
    상기 니티놀 와이어와 상기 카본 섬유의 연결부분, 상기 카본 섬유의 일 영역, 및 상기 니티놀 와이어의 일 영역을 감싸는 절연 커버; 및
    상기 절연 커버의 일 영역 및 상기 니티놀 와이어의 일 영역을 감싸는 고분자 튜브를 포함하는 미세전극.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 카본 섬유의 제1 성형 영역은 상기 절연 커버에 의해 감싸지고, 상기 카본 섬유의 제2 성형 영역은 외부에 노출되되,
    상기 카본 섬유의 상기 제2 성형 영역은, 상기 니티놀 와이어의 길이방향 연장선과 일직선을 이루는 것을 포함하는 미세전극.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100077901A (ko) 2008-12-29 2010-07-08 한국과학기술연구원 뇌 신경신호 측정을 위한 전극 이동용 마이크로 매니퓰레이터
WO2019124566A1 (ja) * 2017-12-22 2019-06-27 国立大学法人東北大学 電極体、電極体の製造方法

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