KR20220106584A

KR20220106584A - 신경 인터페이스 구조체 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20220106584A
Application number: KR1020210009681A
Authority: KR
Inventors: 김정훈; 김영진; 정하철
Original assignee: 재단법인 오송첨단의료산업진흥재단
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2022-07-29

Abstract

신경 인터페이스 구조체 및 이의 제조방법에서, 상기 신경 인터페이스 구조체는 기판부, 복수의 침습부들 및 침습전극을 포함한다. 상기 기판부는 소정의 간격으로 복수의 개구부들이 형성된다. 상기 침습부들은 상기 개구부들 각각에 위치하며, 상기 기판부의 연장방향에 교차하는 방향으로 돌출된다. 상기 침습전극은 상기 침습부들 각각으로 연장되며 노출된다.

Description

신경 인터페이스 구조체 및 이의 제조방법{NERVE INTERFACE STRUCTURE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 신경 인터페이스 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 말초신경다발에 장시간 자극을 인가하거나 신경에서 발생하는 신호를 측정하기 위한 신경 인터페이스 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 이식형 신경 보철(neuroprosthetic), HMI(human-machine interface), 전자약(electroceutical)과 같은 이식형 전자장치 분야에서, 말초신경다발에 신경 자극을 수행하기 위한 인터페이스 구조체가 적용되고 있다. 이러한 인터페이스 구조체는 이식된 신경에 전기적 자극을 제공하여 연관된 질환의 개선 효과를 도모하거나, 전기적 신호를 측정하여 신경 신호 정보를 수집하여 질환의 유무를 판단하기 위해 사용된다.

이러한 말초신경다발에 적용되는 신경 인터페이스는 신경 침습도나 이식시 손상 정도에 따라 여러 방식으로 구분되는데, 그 중 신경 손상이 최소화될 수 있는 신경다발의 외주면을 감싸는 방식인 커프 전극(cuff electrode) 방식이 가장 많이 개발되고 있다.

상기 커프 전극 방식의 신경 인터페이스의 경우, 대한민국 공개특허 제10-2020-0106897호 등을 통해서도 확인되는데, 이는 신경다발의 외주면을 감싸는 형태로서, 신경을 압박하는 구조로 신경 혈관의 혈액순환을 방해하거나 만성통증을 유발하는 등의 부작용 문제가 있다. 이에, 효과적인 자극이나 측정을 수행하면서도 상기와 같은 부작용을 최소화하기 위한 신경 인터페이스의 개발에 대한 요구가 증가하고 있는 상황이다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0106897호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 말초신경다발에 장시간 자극을 효과적으로 인가하거나 신경에서 발생하는 신호를 효율적으로 측정하면서도, 신경을 압박함으로 인해 야기되는 부작용을 최소화할 수 있는 신경 인터페이스 구조체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 신경 인터페이스 구조체의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 신경 인터페이스 구조체는 기판부, 복수의 침습부들 및 침습전극을 포함한다. 상기 기판부는 소정의 간격으로 복수의 개구부들이 형성된다. 상기 침습부들은 상기 개구부들 각각에 위치하며, 상기 기판부의 연장방향에 교차하는 방향으로 돌출된다. 상기 침습전극은 상기 침습부들 각각으로 연장되며 노출된다.

일 실시예에서, 상기 기판부에 소정의 간격으로 노출되는 표면전극, 및 상기 기판부의 일 측에 연결되어, 상기 표면전극 및 상기 침습전극을 외부와 전기적으로 연결시키는 단자부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기판부는 유연성 재질을 포함하고, 상기 침습전극은 전도성 물질을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기판부는 폴리이미드(polyimide), 페릴린(parylene), 실리콘(silicone), 에폭시(epoxy) 및 PDMA 중 어느 하나인 고분자 물질을 포함하고, 상기 침습전극은 금속 또는, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오핀(polythiophene) 및 PEDOT 중 어느 하나인 전도성 고분자를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기판부는 신경다발의 외부를 커버하며, 상기 침습부들은 상기 신경다발의 외피의 내측으로 침습되어 위치할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 침습부들 각각은, 상기 개구부들 각각의 절단면으로부터, 상기 기판부에 수직인 방향으로 연장될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 침습부들 각각은, 상기 기판부로부터 연장되는 연장부, 및 상기 연장부의 끝단에 뾰족한 형상으로 형성되는 고정부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 침습전극은, 상기 연장부를 따라 연장되는 연장전극, 및 상기 고정부 상에 상기 연장전극의 단면적보다 넒은 면적으로 형성되며 외부로 노출되는 접촉전극을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 고정부는, 화살표 형상, 삼각형 형상, 반 삼각형 형상, 반 화살표 형상, 복수의 화살표들이 중첩되는 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 신경 인터페이스 구조체의 제조방법은, 상기 기판부 및 상기 침습부들이 동일한 평면상에 위치하도록 상기 인터페이스 구조체를 제작하는 단계, 상기 인터페이스 구조체를, 평면으로 연장되는 수평 베이스와 상기 수평 베이스로부터 수직인 방향으로 연장되는 복수의 수직 프레임들을 포함하는 지지대 상에 위치하여, 상기 복수의 침습부들 각각을 상기 수직 프레임들 각각에 위치하도록 배치하는 단계, 및 고온 상태를 유지하여 상기 침습부들이 상기 기판부에 대하여 수직인 상태로 고정시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 기판부는 유연성 재질로서 신경다발의 외부를 커버하며, 침습부들이 신경다발의 외피의 내측으로 침습되어 신경 인터페이스 구조체가 신경다발의 외부에 고정되는 것으로, 기판부가 신경다발의 외부를 커버하지만 신경 인터페이스 구조체의 고정을 위해 신경다발의 외부를 압박하지 않으므로, 신경 압박에 의한 부작용을 최소화할 수 있다.

즉, 상기 침습부들이 복수개가 일정한 배열로 신경다발의 외피의 내측으로 위치하므로, 상기 신경 인터페이스 구조체가 균일하게 상기 신경다발에 고정될 수 있다.

이 경우, 상기 침습부들의 고정부는, 화살표 형상, 삼각형 형상, 반 삼각형 형상, 반 화살표 형상, 복수의 화살표들이 중첩되는 형상 등과 같이 뾰족한 형상을 가지므로 외피의 내측으로의 침습이 용이하며, 침습된 상태에서 외부로의 이탈이 용이하지 않아, 상기 고정력을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 침습부에는 침습전극이 형성되며, 특히 상기 고정부에는 접촉전극이 외부로 노출되도록 형성되므로, 상기 신경다발의 외피에 위치한 상태에서, 신경에 보다 근접한 상태에서 신경에 전기 자극을 보다 효과적으로 인가하거나 발생되는 전기적 신호를 보다 정확하게 획득할 수 있다.

한편, 별도의 수직 프레임을 포함하는 지지대를 이용하여 하드 베이킹(hard baking) 공정을 통해, 상기 침습부가 상기 기판부에 대하여 수직인 방향으로 고정된 상태를 유지하는 신경 인터페이스 구조체를 용이하게 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 신경 인터페이스 구조체를 도시한 사시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 침습부의 다른 예들을 도시한 예시도들이다.
도 3은 도 1의 인터페이스 구조체가 신경다발에 고정되는 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 인터페이스 구조체의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 인터페이스 구조체의 제조방법을 도시한 공정도들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 신경 인터페이스 구조체를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 신경 인터페이스 구조체(10, 이하 인터페이스 구조체라 함)는 기판부(20), 표면전극(30), 침습부(40), 침습전극(50) 및 단자부(60)를 포함한다.

상기 기판부(20)는 도시된 바와 같이 평면 형상을 가지도록 연장되며, 예를 들어 사각형 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 기판부(20)의 연장되는 형상은 다양하게 형성될 수 있으나, 상기 기판부(20)는 후술하겠으나, 신경다발(1)의 외부를 감싸는 것으로, 소정 면적과 소정 길이를 가지도록 형성되어야 한다. 물론, 상기 면적과 길이는 감싸는 신경다발을 고려하여 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.

상기 기판부(20) 상에는 복수의 개구부들(21)이 소정의 간격으로 형성되며, 이 경우 상기 개구부들(21)은 도시된 바와 같이 매트릭스 배열을 가지며 형성될 수 있다. 물론, 상기 개구부들(21) 역시 다양한 배열을 가지며 상기 기판부(20) 상에 형성될 수 있으나, 상기 기판부(20)가 상기 신경다발(1)의 외부를 감싸며 고정되는 것을 고려할 때, 균일한 배열을 가지면서 형성되는 것이 바람직하다.

상기 개구부들(21)은, 상기 기판부(20)를 관통하도록 개구되는 것으로, 각각의 개구부들(21)은 사각형 형상을 가지는 것을 예시하였으나, 이에 제한되지는 않으며, 삼각형 형상, 원형 형상, 반원형 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다.

상기 기판부(20)는 유연성 재질을 포함하는 것으로, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide), 페릴린(parylene), 실리콘(silicone), 에폭시(epoxy) 및 PDMA 중 어느 하나인 고분자 물질을 포함할 수 있다.

상기 표면전극(30)은 상기 기판부(20)에 형성되는 것으로, 도시된 바와 같이, 상기 표면전극(30)의 외부로 균일한 간격으로 노출되도록 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 표면전극(30)은 균일한 간격으로 외부로 노출되는 부분을 제외하고는, 상기 기판부(20)의 내부를 따라 연장되는 것으로, 이렇게 연장된 상기 표면전극(30)은 상기 단자부(60)를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 표면전극(30)은, 상기 기판부(20)의 외부로 노출되는 각각의 표면전극들이 각각, 외부와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이와 달리, 일정한 간격이나 배열을 가지는 노출되는 표면전극들이 하나의 단자를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수도 있다.

이와 같이, 상기 표면전극(30)은, 상기 기판부(20)의 외부로 노출됨에 따라, 상기 기판부(20)가 상기 신경다발(1)의 외면에 접촉되며 커버되는 경우, 외부로부터 제공되는 전기 신호에 의해 상기 신경다발(1)의 외면으로 전기 자극을 인가할 수 있으며, 상기 신경다발(1)의 외면으로부터 발생되는 신경 신호를 외부로 제공할 수 있다.

상기 표면전극(30)은 전도성을 가지는 것으로, 예를 들어 금속 또는, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오핀(polythiophene) 및 PEDOT 중 어느 하나인 전도성 고분자를 포함할 수 있다.

상기 침습부(40)는 상기 개구부들(21) 각각에 위치하는 것으로, 하나의 개구부(21)에 하나의 침습부(40)가 형성된다.

상기 침습부(40)는 상기 개구부(21)에 위치하며, 상기 기판부(20)로부터 연장되는 것으로, 상기 개구부(21)를 형성하는 절단면(22)으로부터 연장될 수 있다.

이 경우, 도 1에서는 상기 절단면(22)은 사각형의 일 모서리일 수 있으며, 상기 절단면(22)은 상기 개구부(21)가 사각형 외의 다른 형상을 가지는 경우, 각 형상의 일 모서리일 수 있다.

즉, 상기 침습부(40)는 개구부를 형성하는 상기 기판부(20)의 절단면(22)으로부터 연장된다.

이 경우, 상기 침습부(40)는 상기 기판부(20)의 연장 방향에 교차하는 방향, 예를 들어, 수직인 방향으로 연장될 수 있으며, 연장부(41) 및 고정부(42)를 포함한다.

그리하여, 상기 연장부(41)는 상기 기판부(20)의 절단면(22)으로부터 상기 기판부(20)의 연장면에 수직인 방향으로 연장되며, 상기 고정부(42)는 상기 연장부(41)의 끝단에 형성된다.

상기 연장부(41)는 길이 방향으로 연장되는 형상을 가지며, 상기 고정부(42)는 도시된 바와 같이, 삼각형 형상을 가질 수 있다.

상기 고정부(42)가 삼각형 형상을 가지므로, 상기 침습부(40)는 신경다발(1)의 외피(2, 도 3 참조)의 내측으로 보다 용이하게 침습될 수 있으며, 침습된 상태에서 상기 외피(2)에 고정된 상태를 보다 효과적으로 유지하고 외부로 용이하게 제거되지 않게 된다.

즉, 상기 고정부(42)의 형상을 통해 삽입을 통한 침습은 용이하며, 고정 상태를 보다 효과적으로 유지할 수 있다.

상기 침습전극(50)은 상기 침습부(40)를 따라 형성되는 것으로, 연장전극(51) 및 접촉전극(52)을 포함한다.

상기 연장전극(51)은 상기 연장부(41)를 따라 연장되고, 상기 접촉전극(52)은 상기 연장전극(51)의 끝단에 형성되어 상기 고정부(42) 상에 위치한다.

이 경우, 상기 연장전극(51)은 상기 연장부(41)를 따라 연장되며, 외부로 노출될 수 있으며, 상기 접촉전극(52)은 상기 고정부(42) 상에 외부로 노출된다. 즉 상기 연장전극(51)은 선택적으로 외부로 노출되거나 노출되지 않을 수 있다.

상기 연장전극(51) 및 상기 접촉전극(52)은 상기 신경다발의 외피(2)의 내측으로 침습되어 위치하는 것으로, 상기 외피를 통해 소정의 전기 자극을 인가하거나 신경으로부터 발생하는 전기적 신호를 측정하게 된다.

따라서, 상기 접촉전극(52) 만 외부로 노출되어 상기 전기 자극의 인가나 전기 신호의 측정을 수행할 수 있으나, 이 경우, 자극 인가를 보다 효과적으로 수행하거나 신호 측정을 보다 정확하게 수행하기 위해, 상기 접촉전극(52) 외에 상기 연장전극(51)도 외부로 노출될 수 있다.

한편, 상기 연장전극(51)은 상기 기판부(20)의 내부를 따라 노출되지 않은 상태로 연장되어, 상기 단자부(60)로 연결되며, 상기 단자부(60)를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.

이 경우, 상기 침습전극(50)은 상기 표면전극(30)과 동일하게, 하나의 침습전극(50)이 각각, 서로 독립적으로 외부와 전기적으로 연결될 수 있으며, 이와 달리, 일정한 간격이나 배열을 가지는 침습전극들(50)이 소정의 패턴을 가지며 서로 연결되며 하나의 단자를 통해 외부와 전기적으로 연결될 수도 있다.

상기 침습전극(50) 역시, 상기 표면전극(30)과 동일하게, 전도성을 가지는 것으로, 예를 들어 금속 또는, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오핀(polythiophene) 및 PEDOT 중 어느 하나인 전도성 고분자를 포함할 수 있다.

상기 단자부(60)는 상기 기판부(20)의 일 측에 형성되는 것으로, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 단자부(60)를 통해 상기 표면전극(30) 및 상기 침습전극(50)을 외부와 전기적으로 연결시킨다.

그리하여, 상기 표면전극(30) 또는 상기 침습전극(50)을 통해 신경다발(1)로 전기 자극을 인가하거나, 상기 신경다발(1)로부터 획득되는 전기적 신호를 획득할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 도 1의 침습부의 다른 예들을 도시한 예시도들이다.

상기 침습부(40)는 삼각형 형상 외에 다양한 형상의 고정부를 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 2a를 참조하면, 상기 침습부(70)는 일 방향으로 연장되는 연장부(71)와, 상기 연장부(71)의 끝단에 화살표 형상으로 뾰족하게 형성되는 고정부(72)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 고정부(72)는 화살촉과 같은 형상을 가지며, 이를 통해 신경다발의 외피(2)에 보다 효과적으로 침습되어 고정상태를 효과적으로 유지할 수 있다.

이 때, 상기 침습전극(50)은, 상기 연장부(71)를 따라 연장되는 연장전극(51)과, 상기 화살촉 형상의 고정부(72) 상에 위치하는 접촉전극(52)을 포함함은 앞서 설명한 바와 같다.

이와 달리, 도 2b를 참조하면, 상기 침습부(80)는 일 방향으로 연장되는 연장부(81)와, 상기 연장부(81)의 끝단에 화살표가 복수개 중첩되는 형상으로 뾰족하게 형성되는 고정부(82)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 고정부(82)는 화살촉이 복수개 중첩되는 형상을 가지며, 이를 통해 신경다발의 외피(2)에 보다 효과적으로 침습되어 고정상태를 효과적으로 유지할 수 있다.

이 때, 상기 침습전극(50)은, 상기 연장부(81)를 따라 연장되는 연장전극(51)과, 상기 복수개 중첩되는 화살표 형상의 고정부(82) 상에 위치하는 접촉전극(53)을 포함하는데, 이 경우, 상기 접촉전극(53)은 상기 고정부(82)의 면적이 증가함에 따라 타원형 형상으로 길게 연장되도록 형성될 수 있다.

나아가, 도 2c를 참조하면, 상기 침습부(90)는 일 방향으로 연장되는 연장부(91)와, 상기 연장부(71)의 끝단에 반 화살표 형상으로 뾰족하게 형성되는 고정부(92)를 포함할 수 있다.

즉, 상기 고정부(92)는 화살촉의 절반 형상을 가지며, 이를 통해 신경다발의 외피(2)에 보다 효과적으로 침습되어 고정상태를 효과적으로 유지할 수 있다.

이 때, 상기 침습전극(50)은, 상기 연장부(91)를 따라 연장되는 연장전극(51)과, 상기 화살촉 절반 형상의 고정부(92) 상에 위치하는 접촉전극(52)을 포함함은 앞서 설명한 바와 같다.

나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 고정부는, 도 1에 예시된 삼각형 형상의 고정부(42)의 절반 형상, 즉 반 삼각형 형상으로 형성될 수도 있다.

도 3은 도 1의 인터페이스 구조체가 신경다발에 고정되는 상태를 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 인터페이스 구조체(10)의 상기 기판부(20)는 상기 신경다발(1)의 외피(2) 외면을 따라 접촉하며 위치한다.

이 경우, 상기 기판부(20)는 유연성 재질을 포함하므로 상기 외피(2)의 외면을 따라 외피(2)에 단순히 접촉하며 감겨 위치하는 것으로, 상기 기판부(20)는 상기 신경다발(1)을 압박하거나 상기 신경다발(1)이 소정의 압력을 인가하는 상태로 위치하는 것은 아니다.

특히, 도시된 바와 같이, 상기 기판부(20)는 상기 신경다발(1)의 외면 전체를 커버하도록 감지 않을 수 있으며, 상기 신경다발(1)의 일부분을 커버하지 않은 상태로 위치할 수 있다. 따라서, 종래 기술에서와 같이, 상기 기판부(20)가 상기 신경다발(1)을 둘러싸며 압박함에 따라 압박에 따른 문제는 발생하지 않는다.

이상과 같이, 상기 기판부(20)가 상기 신경다발(1)의 외면을 커버하도록 위치한 상태에서, 상기 침습부(40)는 상기 신경다발(1)의 외피(2)의 내측으로 침습되어 위치하게 된다.

이 경우, 상기 침습부(40)의 고정부(42)가 침습이 용이한 형상을 가지므로 상기 신경다발(1)의 외피(2)로의 용이한 침습이 가능하고, 상기 고정부(42)가 침습되어 위치한 상태에서, 상기 고정부(42)는 용이하게 외측으로 제거되지 않으므로, 상기 고정 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

그리하여, 본 실시예에서의 상기 인터페이스 구조체(10)는 상기 신경다발(1)을 압박하며 고정되지 않을 수 있으며, 단순히 상기 기판부(20)가 신경다발의 외부를 커버하고, 상기 침습부(40)가 직접 외피(2)의 내측에 침습된 상태로 고정을 유지할 수 있다.

한편, 상기 표면전극(30)은 상기 외피(2)의 외면을 따라 일정한 간격으로 배치되며 상기 외피(2)의 외면에 직접 접촉하여, 외부로부터 인가되는 전기 자극을 상기 외피(2)로 제공하거나, 상기 신경다발(1)에서 발생되는 신경 신호를 획득하여 외부로 제공할 수 있다.

또한, 상기 침습전극(50)은 상기 외피(2)의 내측으로 침습된 상태에서, 외부로터 인가되는 전기 자극을 상기 외피(2)의 내측으로 제공하거나, 상기 신경다발(1)에서 발생되는 신경 신호를 획득하여 외부로 제공할 수 있는데, 상기 침습전극(50)은 상기 신경다발(1) 내부의 신경섬유들(3)과 보다 근접한 상태로 위치하므로 상기 전기 자극을 보다 효과적으로 인가하는 것은 물론, 상기 획득되는 신경 신호의 정확성이 향상될 수 있다.

이하에서는, 본 실시예에 의한 상기 인터페이스 구조체(10)를 제조하는 제조방법에 대하여 설명한다.

도 4는 도 1의 인터페이스 구조체의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 도 5a 내지 도 5c는 도 4의 인터페이스 구조체의 제조방법을 도시한 공정도들이다.

도 4 및 도 5a를 참조하면, 상기 인터페이스 구조체(10)의 제조방법에서는, 우선, 도 1을 참조하여 설명한 상기 인터페이스 구조체(10)를 제작한다(단계 S10).

다만, 상기 제작되는 인터페이스 구조체(10)에서는, 상기 침습부(40)는 상기 기판부(20)의 연장면과 동일한 연장면 상에 위치하는 것으로, 이에 따라 각각의 침습부들(40)은 각각의 개구부들(21) 상에 위치하게 된다.

또한, 상기 인터페이스 구조체(10)의 제작 공정은, 종래 유연성 기판 상에 패턴을 형성하는 다양한 공정이 적용될 수 있으며, 세부 제작 공정에 대한 설명은 생략한다.

이 후, 도 4 및 도 5b를 참조하면, 상기 인터페이스 구조체(10)를 지지대(100) 상에 위치시키는데(단계 S20), 이를 위해, 별도로 제작되는 상기 지지대(100)를 준비하여야 한다.

상기 지지대(100)는, 수평 방향으로 연장되는 수평 베이스(110), 및 상기 수평 베이스(110)로부터 수직 방향으로 연장되는 복수의 수직 프레임들(120)을 포함하는 것으로, 상기 수직 프레임들(120)이 형성되는 배열은, 상기 개구부들(21)이 형성되는 배열과 실질적으로 동일하여야 한다.

그리하여, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 기판부(20)가 상기 수평 베이스부(110) 상에 위치하고, 상기 침습부(40)들 각각이 상기 수직 프레임들(120) 각각에 정렬되어 위치할 수 있다.

즉, 상기 수직 프레임들(120)이 상기 수평 베이스(110)에 연결되는 부분은, 상기 절단면(22)이 형성되는 부분과 실질적으로 동일할 수 있다.

이상과 같이, 상기 수직 프레임(120) 상에 상기 침습부(40)를 위치시킨 상태에서, 도 4 및 도 5c를 참조하면, 고온 상태를 유지하여 상기 침습부들(40)이 상기 기판부(20)에 대하여 수직인 상태로 고정시킨다(단계 S30).

즉, 상기 수직 프레임(120)을 이용하여 상기 침습부들(40)을 수직으로 고정시킨 상태에서, 하드 베이킹(hard baking), 예를 들어 300℃ 이내의 범위에서 1시간 정도 유지함으로써, 상기 침습부들(40)이 상기 기판부(20)에 대하여 수직인 상태로 고정되도록 한다.

이 후, 상기 지지대(100)를 외부로 제거하면, 도 1에 도시된 바와 같은 상기 인터페이스 구조체(10)가 제조된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 신경 인터페이스 구조체
20 : 기판부 21 : 개구부
30 : 표면전극 40, 70, 80, 90 : 침습부
50 : 침습전극 60 : 단자부
100 : 지지대 110 : 수평 베이스
120 : 수직 프레임

Claims

소정의 간격으로 복수의 개구부들이 형성되는 기판부;
상기 개구부들 각각에 위치하며, 상기 기판부의 연장방향에 교차하는 방향으로 돌출되는 복수의 침습부들; 및
상기 침습부들 각각으로 연장되며 노출되는 침습전극을 포함하는 신경 인터페이스 구조체.
제1항에 있어서,
상기 기판부에 소정의 간격으로 노출되는 표면전극; 및
상기 기판부의 일 측에 연결되어, 상기 표면전극 및 상기 침습전극을 외부와 전기적으로 연결시키는 단자부를 더 포함하는 신경 인터페이스 구조체.
제1항에 있어서,
상기 기판부는 유연성 재질을 포함하고, 상기 침습전극은 전도성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 인터페이스 구조체.
제3항에 있어서,
상기 기판부는 폴리이미드(polyimide), 페릴린(parylene), 실리콘(silicone), 에폭시(epoxy) 및 PDMA 중 어느 하나인 고분자 물질을 포함하고,
상기 침습전극은 금속 또는, 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오핀(polythiophene) 및 PEDOT 중 어느 하나인 전도성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 인터페이스 구조체.
제1항에 있어서,
상기 기판부는 신경다발의 외부를 커버하며,
상기 침습부들은 상기 신경다발의 외피의 내측으로 침습되어 위치하는 것을 특징으로 하는 신경 인터페이스 구조체.
제1항에 있어서, 상기 침습부들 각각은,
상기 개구부들 각각의 절단면으로부터, 상기 기판부에 수직인 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 신경 인터페이스 구조체.
제1항에 있어서, 상기 침습부들 각각은,
상기 기판부로부터 연장되는 연장부; 및
상기 연장부의 끝단에 뾰족한 형상으로 형성되는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 인터페이스 구조체.
제7항에 있어서, 상기 침습전극은,
상기 연장부를 따라 연장되는 연장전극; 및
상기 고정부 상에 상기 연장전극의 단면적보다 넒은 면적으로 형성되며 외부로 노출되는 접촉전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 인터페이스 구조체.
제7항에 있어서, 상기 고정부는,
화살표 형상, 삼각형 형상, 반 삼각형 형상, 반 화살표 형상, 복수의 화살표들이 중첩되는 형상 중 어느 하나의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 신경 인터페이스 구조체.
제1항의 신경 인터페이스 구조체의 제조방법에서,
상기 기판부 및 상기 침습부들이 동일한 평면상에 위치하도록 상기 인터페이스 구조체를 제작하는 단계;
상기 인터페이스 구조체를, 평면으로 연장되는 수평 베이스와 상기 수평 베이스로부터 수직인 방향으로 연장되는 복수의 수직 프레임들을 포함하는 지지대 상에 위치하여, 상기 복수의 침습부들 각각을 상기 수직 프레임들 각각에 위치하도록 배치하는 단계; 및
고온 상태를 유지하여 상기 침습부들이 상기 기판부에 대하여 수직인 상태로 고정시키는 단계를 포함하는 신경 인터페이스 구조체의 제조방법.