KR20230105805A - Ultrathin micro needle type electrode, manufacturing method for the same and attaching method for the same - Google Patents

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Abstract

The present application relates to an ultra-thin type microneedle electrode comprising: a sacrificial layer of a needle shape comprising a water-soluble polymer; a support layer formed on the sacrificial layer of the needle shape; and an electrode layer formed on the support layer. Therefore, the present invention may not cause an inconvenience in a livelihood.

Description

초박형 마이크로 니들 전극, 이의 제조 방법 및 이의 부착 방법 {ULTRATHIN MICRO NEEDLE TYPE ELECTRODE, MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME AND ATTACHING METHOD FOR THE SAME}Ultra-thin microneedle electrode, manufacturing method thereof, and attachment method thereof

본원은 초박형 마이크로 니들 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present application relates to an ultra-thin microneedle electrode and a manufacturing method thereof.

최근 생체 전자 소자를 기반으로 한 웨어러블 기술이 발전함에 따라 실시간으로 사람에게서 전기 신호나 생리 신호를 끊임없이 측정 할 수 있는 기반이 마련되어 사람의 피부에서는 매우 다양한 신호 측정이 가능해졌다. 예를 들어, 전기적인 신호로는 사람 피부에서 뇌파 신호 (EEG), 심장 신호 (ECG), 근육 신호 (EMG) 등을 측정 할 수 있으며 생리적인 신호로는 요산, 젖산, 글루코즈 등과 같은 대사 물질을 측정하거나 땀을 수집하여 다양한 구성 물질을 분석하기도 한다. 이러한 생체 신호를 피부에서 측정하기 위해 중요한 것은 사람의 피부와 외부 기기를 이어주는 전극 부분이다.Recently, with the development of wearable technology based on bioelectronic devices, a basis for constantly measuring electrical signals or physiological signals from people in real time has been established, enabling measurement of a wide variety of signals on human skin. For example, brain wave signals (EEG), heart signals (ECG), muscle signals (EMG), etc. can be measured as electrical signals from human skin, and metabolites such as uric acid, lactic acid, and glucose can be measured as physiological signals. It also measures or collects sweat to analyze its various constituents. In order to measure these biosignals from the skin, an important thing is an electrode part that connects a person's skin and an external device.

이러한 생체 전기 신호를 성공적으로 측정하기 위해서는 기본적으로 전극과 피부 사이의 전기적 임피던스가 낮아 전기 신호가 방해를 받지 않고 사람에게서 전극으로 충분히 전달되어야 한다. 하지만 사람 피부의 가장 바깥에 위치 하는 각질층은 죽은 세포로 전기가 잘 통하지 않고 전기 신호를 차단하는 절연체 (insulator)로서 작용하여 임피던스를 매우 높이게 되어 측정의 정확도를 낮추는 문제점이 있다. 또한 생체 생리 신호의 경우 풍부한 양의 체액이나 땀을 전극에 접촉 시킬 수 있어야 이에 포함된 여러 화학 물질들을 확인하는 것이 가능하나, 각질층은 피부의 습도 조절을 하고 체액 유출을 막는 장막 역할을 하면서 피부 바깥에서 풍부한 양의 체액을 수집하는 것을 막아 측정된 데이터의 정확도를 낮추는 문제점이 존재한다.In order to successfully measure these bioelectrical signals, the electrical impedance between the electrode and the skin is fundamentally low, so that the electrical signal must be sufficiently transmitted from the human to the electrode without being hindered. However, the stratum corneum, which is the outermost layer of human skin, is a dead cell that does not conduct electricity well and acts as an insulator to block electrical signals, resulting in a very high impedance, thereby lowering the accuracy of measurement. In addition, in the case of biophysiological signals, it is possible to identify various chemical substances contained in it when an abundant amount of body fluid or sweat can be brought into contact with the electrodes. There is a problem of lowering the accuracy of the measured data by preventing the collection of an abundant amount of bodily fluid.

이러한 각질층의 장벽 효과를 해결하기 위한 기존 방법으로는 마이크로 니들 전극이 있다. 마이크로 니들 전극은 피부에 부착 되었을 때 튀어 나온 니들 부분이 피부의 각질층을 뚫고 위치하게 된다. 기존의 마이크로 니들 전극은 각질층을 뚫어 전기적 임피던스를 대폭 낮추어 생체 전기 신호를 성공적으로 측정 할 수 있게 하고 생리 신호 측정 면에서도 각질층 아래에서 더 풍부한 체액에 접촉 될 수 있으므로 유리하다. 그러나, 마이크로 니들 전극은, 니들 전극이 피부 각질층을 뚫고 피부에 부착되기 위한 적정 수준의 지속적인 압력과 추가적인 고정 방식을 필요로 하고, 전극 부착에서 오는 지속된 통증 누적 및 불쾌감이 존재하며, 무게감 있는 추가적인 고정 장치와 지속된 통증으로 인한 장시간 사용의 어려움 등의 문제가 있다. As an existing method for solving the barrier effect of the stratum corneum, there is a microneedle electrode. When the microneedle electrode is attached to the skin, the protruding needle part penetrates the stratum corneum of the skin and is positioned. Existing microneedle electrodes can successfully measure bioelectrical signals by drastically lowering electrical impedance by piercing the stratum corneum, and are advantageous in terms of physiological signal measurement as they can be contacted with richer body fluids under the stratum corneum. However, microneedle electrodes require an appropriate level of continuous pressure and an additional fixing method for the needle electrode to penetrate the stratum corneum and attach to the skin, and there is a continuous accumulation of pain and discomfort from electrode attachment, and additional weighty additional There are problems such as difficulty in long-term use due to fixation devices and persistent pain.

본원의 배경이 되는 기술인 한국 등록특허공보 제10-1906590호는 니들 구조체 및 그를 구비하는 생체 신호 측정 장치를 개시하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-1906590, which is the background of the present application, discloses a needle structure and a bio-signal measuring device having the same.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 초박형 마이크로 니들 전극 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present application provides an ultra-thin microneedle electrode and a manufacturing method thereof to solve the above-described problems of the prior art.

또한, 상기 초박형 마이크로 니들 전극을 사용한 생체 신호 측정 방법을 제공한다.In addition, a biosignal measurement method using the ultra-thin microneedle electrode is provided.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems described above, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 수용성 고분자를 포함하는 바늘 형상의 희생층, 상기 바늘 형상의 희생층 상에 형성된 지지층, 및 상기 지지층 상에 형성된 전극층을 포함하는, 초박형 마이크로 니들 전극을 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the first aspect of the present application includes a needle-shaped sacrificial layer containing a water-soluble polymer, a support layer formed on the needle-shaped sacrificial layer, and an electrode layer formed on the support layer. To provide an ultra-thin microneedle electrode.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층의 바늘 형상 부분이 생체 조직의 표면을 관통하여 생체 조직 상에 고정될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the needle-shaped portion of the electrode layer may penetrate the surface of the biological tissue and be fixed on the biological tissue, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 초박형 마이크로 니들 전극이 생체 조직 상에 고정된 후, 외부로부터 공급된 수분에 의해 상기 바늘 형상의 희생층이 제거될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, after the ultra-thin microneedle electrode is fixed on a living tissue, the needle-shaped sacrificial layer may be removed by moisture supplied from the outside, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수용성 고분자는 PVA(polyvinyl alcohol), PAA(poly acrylic acid), PVP(polyvinyl pyrrolidone), PEG(polyethylene glycol), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 수용성 고분자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the water-soluble polymer is a water-soluble polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), poly acrylic acid (PAA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyethylene glycol (PEG), and combinations thereof It may include, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 바늘 형상의 최대 높이는 50 μm 내지 1,000 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the maximum height of the needle shape may be 50 μm to 1,000 μm, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층 상에 접착층이 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, an adhesive layer may be formed on the electrode layer, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 접착층은 아크릴레이트(acrylate), 실리콘(silicon), 에폭시(epoxy), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the adhesive layer may include one selected from the group consisting of acrylate, silicone, epoxy, and combinations thereof, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층은 생체 적합성을 가지는 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support layer may include a material having biocompatibility, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층은 CVD 적합성을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the supporting layer may have CVD compatibility, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층은 파릴렌(parylene), 폴리(1,3,5-트리비닐 트리메틸 시클로트리실록세인)(poly(1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane)), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support layer is parylene, poly (1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane) (poly (1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane)), and these It may include one selected from the group consisting of combinations of, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층의 두께는 10 nm 내지 10 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:According to one embodiment of the present application, the thickness of the support layer may be 10 nm to 10 μm, but is not limited thereto:

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층은, Au, Cr, Pt, Ag, Fe, Cu, Ni, Ti, 그래핀, 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrode layer includes one selected from the group consisting of Au, Cr, Pt, Ag, Fe, Cu, Ni, Ti, graphene, carbon nanotubes, conductive polymers, and combinations thereof. It can be done, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전도성 고분자는, PEDOT(poly(3,4-ethylene dioxythiophene)), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(poly(para-phenylene vinylene), 폴리(파라-페닐렌)(poly(para-phenylene)), 폴리아세틸렌, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), poly(p-phenylene sulfide), 폴리아닐린(polyaniline)및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the conductive polymer is PEDOT (poly (3,4-ethylene dioxythiophene)), polyaniline (polyaniline), poly (para-phenylene vinylene) (poly (para-phenylene vinylene), poly (para-phenylene) (poly(para-phenylene)), polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, poly(p-phenylene sulfide), polyaniline, and combinations thereof It may include those selected from, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 초박형 마이크로 니들 전극은 뇌파 신호(electroencephalogram, EEG), 심장 신호(electrocardiogram, ECG), 근육 신호(electromyogram, EMG), 요산의 농도, 젖산의 농도, 글루코즈의 농도, 체액 내 성분, 타액 내 성분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 측정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the ultra-thin microneedle electrode is an electroencephalogram (EEG), a heart signal (electrocardiogram, ECG), a muscle signal (electromyogram, EMG), a concentration of uric acid, a concentration of lactic acid, a concentration of glucose, A component selected from the group consisting of a component in body fluid, a component in saliva, and a combination thereof may be measured, but is not limited thereto.

또한, 본원의 제 2 측면은, 바늘 형상을 가지는 수용성 고분자 희생층을 준비 하는 단계, 상기 수용성 고분자 희생층 상에 지지층을 형성하는 단계, 및 상기 지지층 상에 전극층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극의 제조 방법을 제공한다.In addition, the second aspect of the present invention includes the steps of preparing a needle-shaped water-soluble polymer sacrificial layer, forming a support layer on the water-soluble polymer sacrificial layer, and forming an electrode layer on the support layer , A method for manufacturing ultra-thin microneedle electrodes is provided.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층을 형성하는 단계는, 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition) 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of forming the supporting layer may be performed by a chemical vapor deposition (CVD) method, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층을 형성하는 단계는, PVD(physical vapor deposition), 스퍼터링, CVD, ALD(atomic layer deposition), 딥 코팅, 스핀 코팅, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the step of forming the electrode layer is selected from the group consisting of physical vapor deposition (PVD), sputtering, CVD, atomic layer deposition (ALD), dip coating, spin coating, and combinations thereof It may be performed by a method including, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층 상에 접착층을 형성하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, it may further include forming an adhesive layer on the electrode layer, but is not limited thereto.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 전극층이 생체 조직을 관통하도록 상기 생체 조직 상에 배치하는 단계, 상기 초박형 마이크로 니들 전극의 희생층 상에 수분을 공급하여 상기 희생층을 제거하는 단계, 및 상기 피부 상에 배치된 전극층을 통해 생체 신호를 측정하는 단계를 포함하는 것인, 생체 신호 측정 방법을 제공한다.A third aspect of the present application includes disposing the electrode layer of the ultra-thin microneedle electrode according to the first aspect of the present application on the biological tissue so as to penetrate the biological tissue, supplying moisture to the sacrificial layer of the ultra-thin microneedle electrode to It provides a biosignal measuring method comprising removing the sacrificial layer and measuring the biosignal through an electrode layer disposed on the skin.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 생체 신호는 뇌파 신호(electroencephalogram, EEG), 심장 신호(electrocardiogram, ECG), 근육 신호(electromyogram, EMG), 요산의 농도, 젖산의 농도, 글루코즈의 농도, 체액 내 성분, 타액 내 성분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the biosignal is an electroencephalogram (EEG), a heart signal (electrocardiogram, ECG), a muscle signal (electromyogram, EMG), a concentration of uric acid, a concentration of lactic acid, a concentration of glucose, a body fluid components, components in saliva, and those selected from the group consisting of combinations thereof, but are not limited thereto.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as intended to limit the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.

본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극은 수용성 고분자를 포함하는 바늘 형상의 희생층 상에 지지층 및 전극이 형성된 것으로서, 기존에는 각질층을 뚫고 들어가기 어려웠던 매우 얇고 유연한 전극이 각질층을 뚫고 고정될 수 있어 마이크로 니들 전극의 낮은 피부-전극 사이의 임피던스를 가질 수 있고, 더 많은 종류의 체액과 접촉할 수 있다.The ultra-thin microneedle electrode according to the present invention has a support layer and an electrode formed on a needle-shaped sacrificial layer containing a water-soluble polymer. In the past, a very thin and flexible electrode, which was difficult to penetrate the stratum corneum, can penetrate the stratum corneum and be fixed. It can have a low skin-to-electrode impedance and can come into contact with more types of body fluids.

또한, 전극층이 박막 형태로 구현된 만큼, 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 전극층의 표면이 굴곡지고 불규칙하며 유연하게 제조될 수 있어 사람의 피부에 적합하게 붙을 수 있으며, 기존의 마이크로 니들 전극에 비해 통증이 적고, 생활에 불편함을 주지 않을 수 있다.In addition, as the electrode layer is implemented in the form of a thin film, the surface of the electrode layer of the ultra-thin microneedle electrode according to the present invention can be made curved, irregular, and flexible, so that it can be suitably attached to human skin, compared to conventional microneedle electrodes. It is less painful and may not cause any discomfort in life.

또한, 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극은, 통증이 적고 피부에 유연하게 붙어 생활에 불편함을 주지 않으면서 임피던스도 낮기 때문에, 종래의 피부 부착형 전극으로는 어려운 실시간 및 장시간 생체 신호 측정이 가능하다. 상기 실시간 및 장시간 생체 신호 측정은 헬스케어 모니터링 분야에서 주목을 받는 만큼, 상기 초박형 마이크로 니들 전극은 종래의 피부 부착형 전극에 비해 실시간 모니터링에 유리하다.In addition, since the ultra-thin microneedle electrode according to the present invention has low impedance without causing discomfort in daily life with little pain and is flexibly attached to the skin, real-time and long-term biosignal measurement is possible, which is difficult with conventional skin-attached electrodes. . As the real-time and long-term bio-signal measurement draws attention in the healthcare monitoring field, the ultra-thin microneedle electrode is advantageous for real-time monitoring compared to conventional skin-attached electrodes.

또한, 상기 초박형 마이크로 니들 전극은, 상기 희생층을 통해 각질층을 뚫고 고정된 후, 물에 의해 상기 희생층이 제거되는 것으로서, 이 때 고정된 전극층은 추가적인 고정 장치 등이 없어도 생체 조직 상에 고정된 상태로 존재할 수 있다.In addition, the ultra-thin microneedle electrode is fixed by penetrating the stratum corneum through the sacrificial layer, and then the sacrificial layer is removed by water. At this time, the fixed electrode layer is fixed on living tissue without an additional fixing device. state can exist.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the effects described above, and other effects may exist.

도 1 은 본원의 일 구현예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 모식도이다.
도 2 는 본원의 일 구현예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 모식도이다.
도 3 는 본원의 일 구현예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극을 생체 조직 상에 고정시키는 과정이다.
도 4 은 본원의 일 구현예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5 는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 단면도이다.
도 6 는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극이 형성된 기판의 사진이다.
도 7 의 (a) 내지 (c) 는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극을 촬영한 사진이다.
도 8 의 (a) 는 종래의 마이크로 니들이 부착된 피부이고, (b) 는 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극이 부착된 피부이고, (c) 및 (d) 는 종래의 마이크로 니들 및 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극과 피부 사이의 임피던스에 대한 그래프이다.
도 9 의 (a) 내지 (c) 는, 종래의 마이크로 니들 전극을 부착한 사진이고, (d) 내지 (f) 는 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극이 부착된 사진이다.
도 10 의 (a) 는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극을 이용하여 EEG 를 측정한 그래프이고, (b) 는 EMG 를 측정한 그래프이다.
1 is a schematic diagram of an ultra-thin microneedle electrode according to one embodiment of the present application.
2 is a schematic diagram of an ultra-thin microneedle electrode according to one embodiment of the present application.
3 is a process of fixing an ultra-thin microneedle electrode according to one embodiment of the present application onto a biological tissue.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultra-thin microneedle electrode according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a cross-sectional view of an ultra-thin microneedle electrode according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a photograph of a substrate on which an ultra-thin microneedle electrode is formed according to an embodiment of the present disclosure.
7 (a) to (c) are photographs of ultra-thin microneedle electrodes according to an embodiment of the present application.
8 (a) shows the skin to which the conventional microneedle is attached, (b) shows the skin to which the ultra-thin microneedle electrode according to the present application is attached, and (c) and (d) show the conventional microneedle and the ultra-thin electrode according to the present application. It is a graph of the impedance between the microneedle electrode and the skin.
9 (a) to (c) are photographs with conventional microneedle electrodes attached, and (d) to (f) are photographs with ultra-thin microneedle electrodes according to the present application attached.
Figure 10 (a) is a graph measuring EEG using an ultra-thin microneedle electrode according to an embodiment of the present application, and (b) is a graph measuring EMG.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present disclosure may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly describe the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element in between. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is referred to as being “on,” “above,” “on top of,” “below,” “below,” or “below” another member, this means that a member is located in relation to another member. This includes not only the case of contact but also the case of another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about," "substantially," and the like are used at or approximating that number when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are given, and are intended to assist in the understanding of this disclosure. Accurate or absolute figures are used to prevent undue exploitation by unscrupulous infringers of the stated disclosure. In addition, throughout the present specification, “steps of” or “steps of” do not mean “steps for”.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout the present specification, the term "combination thereof" included in the expression of the Markush form means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush form, and the components It means including one or more selected from the group consisting of.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.Throughout this specification, reference to "A and/or B" means "A, B, or A and B".

이하, 본원의 초박형 마이크로니들 전극 및 이의 제조 방법에 대하여 구현예 및 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the ultra-thin microneedle electrode of the present application and its manufacturing method will be described in detail with reference to embodiments and examples and drawings. However, the present application is not limited to these embodiments and examples and drawings.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면은, 수용성 고분자를 포함하는 바늘 형상의 희생층(100), 상기 바늘 형상의 희생층(100) 상에 형성된 지지층(200), 및 상기 지지층(200) 상에 형성된 전극층(300)을 포함하는, 초박형 마이크로 니들 전극(10)을 제공한다.As a technical means for achieving the above technical problem, the first aspect of the present application is a needle-shaped sacrificial layer 100 containing a water-soluble polymer, a support layer 200 formed on the needle-shaped sacrificial layer 100, and an electrode layer 300 formed on the support layer 200 to provide an ultra-thin microneedle electrode 10 .

도 1 및 2 는 본원의 일 구현예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 모식도이고, 도 3 는 본원의 일 구현예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극(10)을 생체 조직 상에 고정시키는 과정이다. 이 때, 도 1 은 바늘 형상의 희생층(100) 하단에 평평한 영역이 있는 경우이고, 도 2 는 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 바늘 형상의 희생층(100)이 기판(500) 상에 형성된 것을 의미하는 것이다.1 and 2 are schematic diagrams of an ultra-thin microneedle electrode 10 according to an embodiment of the present application, and FIG. 3 is a process of fixing the ultra-thin microneedle electrode 10 according to an embodiment of the present application on a living tissue. At this time, FIG. 1 is a case where there is a flat area at the bottom of the needle-shaped sacrificial layer 100, and FIG. 2 is a case where the needle-shaped sacrificial layer 100 of the ultra-thin microneedle electrode 10 is formed on the substrate 500. it means that

후술하겠으나, 도 1 및 도 2 를 참조하면, 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극(10)은, 바늘 형상의 희생층(100), 상기 바늘 형상의 희생층(100) 상에 형성된 지지층(200), 상기 지지층(200) 상에 형성된 전극층(300), 및 상기 전극층(300) 상에 형성된 접착층(400)을 포함할 수 있으며, 이 때 상기 전극층(300)의 비스듬한 영역 상에 형성된 접착층(400)은 도 1 및 도 2 에서 생략된 것이다.Although described later, referring to FIGS. 1 and 2 , the ultra-thin microneedle electrode 10 according to the present application includes a needle-shaped sacrificial layer 100, a support layer 200 formed on the needle-shaped sacrificial layer 100, It may include an electrode layer 300 formed on the support layer 200, and an adhesive layer 400 formed on the electrode layer 300, wherein the adhesive layer 400 formed on the oblique region of the electrode layer 300 It is omitted from FIGS. 1 and 2 .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층(300)의 바늘 형상 부분이 생체 조직의 표면을 관통하여 생체 조직 상에 고정될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the needle-shaped portion of the electrode layer 300 may penetrate the surface of the biological tissue and be fixed on the biological tissue, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)이 생체 조직 상에 고정된 후, 외부로부터 공급된 수분에 의해 상기 바늘 형상의 희생층(100)이 제거될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, after the ultra-thin microneedle electrode 10 is fixed on a living tissue, the needle-shaped sacrificial layer 100 may be removed by moisture supplied from the outside, but is limited thereto It is not.

본원에 따른 바늘 형상의 희생층(100)은 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)이 생체 조직의 표면을 관통하기 위한 경도 및 상기 전극층(300)의 형상을 유지하기 위한 지지대의 역할을 수행하는 것이다. The needle-shaped sacrificial layer 100 according to the present application serves as a support for maintaining the shape of the electrode layer 300 and hardness for the ultra-thin microneedle electrode 10 to penetrate the surface of living tissue.

상기 생체 조직은 피부를 포함할 수 있으며, 이 때 상기 생체 조직이 피부일 경우 상기 생체 조직의 표면은 각질층을 포함할 수 있으며, 상기 각질층은 죽은 세포이기 때문에 절연체(insulator)로서 기능할 수 있어 생체 신호 측정에 장애가 될 수 있다. 이를 위해, 상기 전극층(300)은 상기 진피층 또는 각질층을 관통할 수 있도록 상기 바늘 형상의 희생층(100)의 높이가 확보되어야 한다.The biological tissue may include skin. In this case, when the biological tissue is skin, the surface of the biological tissue may include a stratum corneum, and since the stratum corneum is dead cells, it may function as an insulator. It may interfere with signal measurement. To this end, the height of the needle-shaped sacrificial layer 100 must be secured so that the electrode layer 300 can penetrate the dermal layer or the stratum corneum.

즉, 상기 초박형 마이크로 니들의 전극층(300)이 상기 생체 조직의 표면에 대향되도록 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)을 상기 생체 조직의 표면 상에 배치하면, 상기 희생층의 경도 및 바늘 형상으로 인해 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 희생층(100)이 상기 생체 조직의 표면을 관통할 수 있고, 이 때 후술할 접착층(400)에 의해 상기 표면을 관통한 초박형 마이크로 니들 전극(10)은 상기 생체 조직 상에 고정될 수 있다. 이어서, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)에 수분을 공급하면, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 수용성 고분자가 상기 수분에 의해 용해되어 제거될 수 있으며, 상기 용해된 수용성 고분자는 상기 생체 조직의 표면을 통해 생체 조직의 외부로 배출될 수 있다.That is, when the ultra-thin microneedle electrode 10 is placed on the surface of the biological tissue so that the electrode layer 300 of the ultra-thin microneedle faces the surface of the biological tissue, the hardness and needle shape of the sacrificial layer cause the The sacrificial layer 100 of the ultra-thin microneedle electrode 10 may penetrate the surface of the biological tissue, and at this time, the ultra-thin microneedle electrode 10 penetrating the surface by the adhesive layer 400 to be described later may penetrate the biological tissue. It can be fixed on tissue. Subsequently, when water is supplied to the ultra-thin microneedle electrode 10, the water-soluble polymer of the ultra-thin microneedle electrode 10 can be dissolved and removed by the water, and the dissolved water-soluble polymer is removed from the surface of the biological tissue. Through this, it can be discharged to the outside of living tissue.

이 때, 상기 제거된 희생층(100)의 표면에는, 생체 신호를 감지하기 위한 전극층(300), 및 상기 전극층(300)의 형태를 유지하기 위한 지지층(200)이 형성되어 있기 때문에, 상기 수분에 의해 상기 희생층이 제거되더라도 상기 지지층(200) 및 전극층(300)을 통해 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)은 생체 조직을 통해 전달되는 다양한 생체 신호를 감지할 수 있다.At this time, since the electrode layer 300 for sensing the biosignal and the support layer 200 for maintaining the shape of the electrode layer 300 are formed on the surface of the removed sacrificial layer 100, the moisture Even if the sacrificial layer is removed by the ultra-thin microneedle electrode 10 through the support layer 200 and the electrode layer 300 can detect various biosignals transmitted through biological tissue.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 바늘 형상의 최대 높이는 50 μm 내지 1,000 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 바늘 형상의 최대 높이는, 약 50 μm 내지 약 1,000 μm, 약 60 μm 내지 약 1,000 μm, 약 70 μm 내지 약 1,000 μm, 약 80 μm 내지 약 1,000 μm, 약 90 μm 내지 약 1,000 μm, 약 100 μm 내지 약 1,000 μm, 약 200 μm 내지 약 1,000 μm, 약 300 μm 내지 약 1,000 μm, 약 400 μm 내지 약 1,000 μm, 약 500 μm 내지 약 1,000 μm, 약 600 μm 내지 약 1,000 μm, 약 700 μm 내지 약 1,000 μm, 약 800 μm 내지 약 1,000 μm, 약 900 μm 내지 약 1,000 μm, 약 50 μm 내지 약 60 μm, 약 50 μm 내지 약 70 μm, 약 50 μm 내지 약 80 μm, 약 50 μm 내지 약 90 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 약 50 μm 내지 약 200 μm, 약 50 μm 내지 약 300 μm, 약 50 μm 내지 약 400 μm, 약 50 μm 내지 약 500 μm, 약 50 μm 내지 약 600 μm, 약 50 μm 내지 약 700 μm, 약 50 μm 내지 약 800 μm, 약 50 μm 내지 약 900 μm, 약 60 μm 내지 약 900 μm, 약 70 μm 내지 약 800 μm, 약 80 μm 내지 약 700 μm, 약 90 μm 내지 약 600 μm, 약 100 μm 내지 약 500 μm, 약 200 μm 내지 약 400 μm, 또는 약 300 μm 일 수 있다.According to one embodiment of the present application, the maximum height of the needle shape may be 50 μm to 1,000 μm, but is not limited thereto. For example, the maximum height of the needle shape is about 50 μm to about 1,000 μm, about 60 μm to about 1,000 μm, about 70 μm to about 1,000 μm, about 80 μm to about 1,000 μm, about 90 μm to about 1,000 μm , about 100 μm to about 1,000 μm, about 200 μm to about 1,000 μm, about 300 μm to about 1,000 μm, about 400 μm to about 1,000 μm, about 500 μm to about 1,000 μm, about 600 μm to about 1,000 μm, about 700 μm to about 1,000 μm, about 800 μm to about 1,000 μm, about 900 μm to about 1,000 μm, about 50 μm to about 60 μm, about 50 μm to about 70 μm, about 50 μm to about 80 μm, about 50 μm to about 90 μm, about 50 μm to about 100 μm, about 50 μm to about 200 μm, about 50 μm to about 300 μm, about 50 μm to about 400 μm, about 50 μm to about 500 μm, about 50 μm to about 600 μm, about 50 μm to about 700 μm, about 50 μm to about 800 μm, about 50 μm to about 900 μm, about 60 μm to about 900 μm, about 70 μm to about 800 μm, about 80 μm to about 700 μm , about 90 μm to about 600 μm, about 100 μm to about 500 μm, about 200 μm to about 400 μm, or about 300 μm.

상기 바늘 형상의 높이는, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)이 생체 조직의 표면을 관통하는 깊이를 의미한다. 일반적으로 각질층의 두께는 50 μm 인 것으로 알려져 있기 때문에 상기 바늘 형상의 최대 높이는 50 μm 보다 커야 하나, 상기 전극층(300)이 상기 각질층의 하부에 위치한 진피층에 접촉할 경우 혈관이나 면역 세포와 접촉할 가능성이 있기 때문에, 상기 바늘 형상의 최대 높이는 진피층까지의 깊이인 1,000 μm 보다는 작아야 한다.The height of the needle shape means the depth through which the ultra-thin microneedle electrode 10 penetrates the surface of the biological tissue. In general, since the thickness of the stratum corneum is known to be 50 μm, the maximum height of the needle shape should be greater than 50 μm, but when the electrode layer 300 contacts the dermis layer located below the stratum corneum, it is possible to contact blood vessels or immune cells. Because of this, the maximum height of the needle shape should be less than 1,000 μm, which is the depth to the dermal layer.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 수용성 고분자는 PVA(polyvinyl alcohol), PAA(poly acrylic acid), PVP(polyvinyl pyrrolidone), PEG(polyethylene glycol), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 수용성 고분자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the water-soluble polymer is a water-soluble polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), poly acrylic acid (PAA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyethylene glycol (PEG), and combinations thereof It may include, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기판(500)은 상기 수용성 고분자를 포함할 수 있으며, 이 때 상기 기판(500)과 상기 바늘 형상의 희생층(100)의 재질이 일치하여 초박형 마이크로 니들 전극의 기판(500)과 바늘 형상의 희생층(100)이 일체형인 경우 도 1 과 같은 구조로 나타날 수 있다.According to one embodiment of the present application, the substrate 500 may include the water-soluble polymer, and in this case, the material of the substrate 500 and the needle-shaped sacrificial layer 100 are matched to form an ultra-thin microneedle electrode. When the substrate 500 and the needle-shaped sacrificial layer 100 are integrated, the structure shown in FIG. 1 may be obtained.

상기 수용성 고분자는, 상기 희생층이 생체 조직을 관통하는 만큼 경화시 경도가 일정 수준 이상이어야 하고, 생체 친화적일 필요가 있다. 구체적으로, 상기 희생층이 상기 생체 조직(예를 들어 피부)을 관통하기 위해서는, 상기 희생층의 기계적 물성이 영률(Young's modulus)이 1 MPa 이상, 극한 인장 강도(ultimate tensile strength)가 10 Mpa 이상을 만족할 수 있다.The water-soluble polymer needs to have a hardness of at least a certain level when hardened to the extent that the sacrificial layer penetrates living tissue, and is biocompatible. Specifically, in order for the sacrificial layer to penetrate the living tissue (for example, skin), the mechanical properties of the sacrificial layer are Young's modulus of 1 MPa or more and ultimate tensile strength of 10 Mpa or more. can be satisfied.

이 때, 상기 기계적 물성은 상기 희생층의 형상이나 형태 등에 따라 달라질 수 있다.At this time, the mechanical properties may vary depending on the shape or shape of the sacrificial layer.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 바늘 형상의 희생층(100)은, 수용성 고분자 기판(500) 상에 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 희생층은 상기 기판(500)과 동일한 물질일 수 있고, 상기 기판(500)은 바늘 형상의 희생층(100)이 형성된 영역과 상기 희생층이 형성되지 않아 상대적으로 평평한 영역을 동시에 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the needle-shaped sacrificial layer 100 may be formed on a water-soluble polymer substrate 500, but is not limited thereto. Specifically, the sacrificial layer may be made of the same material as the substrate 500, and the substrate 500 simultaneously covers an area where the needle-shaped sacrificial layer 100 is formed and a relatively flat area where the sacrificial layer is not formed. can include

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층(300) 상에 접착층(400)이 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the adhesive layer 400 may be formed on the electrode layer 300, but is not limited thereto.

상술하였듯, 상기 전극층(300)은 상기 바늘 형상의 희생층(100) 상에 형성된 것으로서, 이 때 상기 바늘 형상의 희생층(100)이 형성된 기판(500)에서 바늘 형상의 희생층(100)이 없는 영역, 즉 초박형 마이크로 니들 전극(10)에서 바늘 형상의 희생층(100)이 없는 영역에도 접착층(400)이 형성될 수 있다.As described above, the electrode layer 300 is formed on the needle-shaped sacrificial layer 100, and at this time, the needle-shaped sacrificial layer 100 is formed on the substrate 500 on which the needle-shaped sacrificial layer 100 is formed. The adhesive layer 400 may also be formed in an area without the needle-shaped sacrificial layer 100 in the ultra-thin microneedle electrode 10 .

이와 관련하여, 상기 접착층(400)이 전기가 흐르는 물질, 즉 도전성 물질인 경우, 접착력을 제공하면서 동시에 전기가 흐를 수 있어 상기 전극층(300)의 표면에 형성될 수 있다. 그러나 상기 접착층(400)이 전기가 흐르지 않는 물질인 경우, 상기 접착층(400)이 전극층(300)의 표면에 형성되면 상기 전극층(300)의 신호 측정을 방해할 수 있다. 따라서, 상기 접착층(400)은 기본적으로는 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)에서 평평한 곳에 형성되되, 상기 접착층(400)이 도전성 물질인 경우에만 상기 접착층(400)은 상기 전극층(300)의 표면에도 형성될 수 있다.In this regard, when the adhesive layer 400 is a material through which electricity flows, that is, a conductive material, it can be formed on the surface of the electrode layer 300 to provide adhesion and simultaneously allow electricity to flow. However, when the adhesive layer 400 is made of a material through which electricity does not flow, when the adhesive layer 400 is formed on the surface of the electrode layer 300, signal measurement of the electrode layer 300 may be hindered. Therefore, the adhesive layer 400 is basically formed on a flat surface of the ultra-thin microneedle electrode 10, and only when the adhesive layer 400 is a conductive material, the adhesive layer 400 is applied to the surface of the electrode layer 300. can be formed

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 접착층(400)은 아크릴레이트(acrylate), 실리콘(silicon), 에폭시(epoxy), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the adhesive layer 400 may include one selected from the group consisting of acrylate, silicone, epoxy, and combinations thereof, but is not limited thereto. no.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층(200)은 생체 적합성을 가지는 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support layer 200 may include a material having biocompatibility, but is not limited thereto.

상기 지지층(200)은 상기 전극층(300)의 하부에 위치하고 있으나, 상기 생체 조직의 표면을 관통한 만큼 생체 적합성을 가질 필요가 있고, 생체 조직이 움직이더라도 파손이 쉽게 발생하지 않도록 충분한 모듈러스(modulus) 및 탄성(elasticity)을 가질 필요가 있다.Although the support layer 200 is located below the electrode layer 300, it needs to have biocompatibility as much as it penetrates the surface of the biological tissue, and has a sufficient modulus so that damage does not easily occur even if the biological tissue moves. and elasticity.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층(200)은 CVD 적합성을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the supporting layer 200 may have CVD compatibility, but is not limited thereto.

후술하겠지만, 상기 지지층(200)은 상기 바늘 형상의 희생층(100) 상에 형성되는 것으로서, PVD 방법으로 형성될 경우 높이가 낮은 영역에서는 지치층의 형성 정도가 낮을 수 있다. 이를 위해 상기 지지층(200)은 CVD 방식으로 제조되어 바늘 형상의 희생층(100) 및 상기 희생층이 형성된 기판(500) 상에 균일하게 형성될 수 있다.As will be described later, the support layer 200 is formed on the needle-shaped sacrificial layer 100, and when formed by the PVD method, the degree of formation of the tarnished layer may be low in an area with a low height. To this end, the support layer 200 may be manufactured by the CVD method and uniformly formed on the needle-shaped sacrificial layer 100 and the substrate 500 on which the sacrificial layer is formed.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층(200)은 파릴렌 고분자(parylene polymer), 폴리(1,3,5-트리비닐 트리메틸 시클로트리실록세인)(poly(1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane)), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 파릴렌 고분자는 파릴렌 N(poly para xylylene), 파릴렌 C(Dichloro para xylylene), 파릴렌 D(tetra chloro xylylene), 파릴렌 F(Octafluoro-[2,2]para-cyclephane), 파릴렌 AF4(1,1,2,2,9,9,10,10-Octafluoro[2,2]paracyclophane), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 다이머(dimer)에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the support layer 200 is a parylene polymer (parylene polymer), poly (1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane) (poly (1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane) )), and those selected from the group consisting of combinations thereof, but are not limited thereto. Specifically, the parylene polymer is parylene N (poly para xylylene), parylene C (dichloro para xylylene), parylene D (tetra chloro xylylene), parylene F (octafluoro-[2,2] para-cyclephane) , parylene AF4 (1,1,2,2,9,9,10,10-Octafluoro[2,2]paracyclophane), and a dimer selected from the group consisting of combinations thereof. However, it is not limited thereto.

이 외에도, 상기 지지층(200)은, 폴리아미드(Polyamide), pPFDA (poly(1H,1H,2H,2Hperfluorodecyl acrylate)), pDVB (poly-(divinylbenzene)), PTFE (Poly(tetrafluoroethylene)), p(GMA) (Poly(glycidyl methacrylate)), p(DMAMS) (Poly(dimethylaminomethyl styrene)), 폴리(트리비닐트리메톡시시클로트리실록세인 (Poly(trivinyltrimethoxycyclotrisiloxane)), 폴리(펜타풀로오로페닐 메타크릴레이트-코-에틸렌 글라이클 디아크릴레이트(Poly(pentafluorophenyl methacrylate-co-ethylene glycol diacrylate)), 폴리(2-히드록시에틸 메타크릴레이트-코-에틸렌 글라이콜 디아크릴레이트) (Poly(2-hydroxyethyl methacrylate-co-ethylene glycol diacrylate)), 폴리(메타크릴산-코-에틸렌 글라이콜 디메타크릴레이트) (Poly(methacrylic acid-co-ethylene glycol dimethacrylate)), PDMAMS(poly[(dimethylaminomethyl)styrene]), p(NPMA-co-EGDA) (Poly(Neopentyl methacrylate-co-ethylene glycol diacrylate)), pHEMA (Poly(hydroxyethylmethacrylate)), pCHMA (poly(cyclohexylmethacrylate)) 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition to this, the support layer 200 may include polyamide, pPFDA (poly(1H,1H,2H,2Hperfluorodecyl acrylate)), pDVB (poly-(divinylbenzene)), PTFE (Poly(tetrafluoroethylene)), p( GMA) (Poly(glycidyl methacrylate)), p(DMAMS) (Poly(dimethylaminomethyl styrene)), poly(trivinyltrimethoxycyclotrisiloxane), poly(pentapulolophenyl methacrylate -Co-ethylene glycol diacrylate (Poly(pentafluorophenyl methacrylate-co-ethylene glycol diacrylate)), poly(2-hydroxyethyl methacrylate-co-ethylene glycol diacrylate) (Poly(2-hydroxyethyl methacrylate-co-ethylene glycol diacrylate), poly(methacrylic acid-co-ethylene glycol dimethacrylate), PDMAMS (poly[(dimethylaminomethyl)styrene] ), p(NPMA-co-EGDA) (Poly(Neopentyl methacrylate-co-ethylene glycol diacrylate)), pHEMA (Poly(hydroxyethylmethacrylate)), pCHMA (poly(cyclohexylmethacrylate)), and combinations thereof. It may include, but is not limited thereto.

후술하겠지만, 상기 지지층(200)은, 상기 파릴렌 N, 파릴렌 C, 파릴렌 D, 파릴렌 F, 파릴렌 AF4, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 다이머의 열분해에 의해 생성될 수 있다.As will be described later, the support layer 200 may be produced by thermal decomposition of a dimer selected from the group consisting of Parylene N, Parylene C, Parylene D, Parylene F, Parylene AF4, and combinations thereof. .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층(200)의 두께는 10 nm 내지 10 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:According to one embodiment of the present application, the thickness of the support layer 200 may be 10 nm to 10 μm, but is not limited thereto:

상기 지지층(200)의 두께가 10 μm 을 초과할 경우, 상기 전극층(300)이 상기 생체 조직의 굴곡이나 모공과 같은 생체 조직 사이의 홈을 균일하게 따라하지 못해 미스매치(mismatch)가 발생할 수 있고, 초박형 마이크로 니들 전극(10)과 생체 조직 사이의 접착력을 약화시킬 수 있다.When the thickness of the support layer 200 exceeds 10 μm, mismatch may occur because the electrode layer 300 does not uniformly follow the curves of the biological tissue or grooves between biological tissues such as pores, , it is possible to weaken the adhesive force between the ultra-thin microneedle electrode 10 and living tissue.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층(300)은, Au, Cr, Pt, Ag, Fe, Cu, Ni, Ti, 그래핀, 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the electrode layer 300 is from the group consisting of Au, Cr, Pt, Ag, Fe, Cu, Ni, Ti, graphene, carbon nanotubes, conductive polymers, and combinations thereof. It may include selected ones, but is not limited thereto.

상기 전극층(300)은 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)에서 생체 신호를 수집하기 위한 것이다.The electrode layer 300 is for collecting bio signals from the ultra-thin microneedle electrode 10 .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전도성 고분자는, PEDOT(poly(3,4-ethylene dioxythiophene)), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(poly(para-phenylene vinylene), 폴리(파라-페닐렌)(poly(para-phenylene)), 폴리아세틸렌, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), poly(p-phenylene sulfide), 폴리아닐린(polyaniline)및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the conductive polymer is PEDOT (poly (3,4-ethylene dioxythiophene)), polyaniline (polyaniline), poly (para-phenylene vinylene) (poly (para-phenylene vinylene), poly (para-phenylene) (poly(para-phenylene)), polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, poly(p-phenylene sulfide), polyaniline, and combinations thereof It may include those selected from, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)은 뇌파 신호(electroencephalogram, EEG), 심장 신호(electrocardiogram, ECG), 근육 신호(electromyogram, EMG), 요산의 농도, 젖산의 농도, 글루코즈의 농도, 체액 내 성분, 타액 내 성분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 측정할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the ultra-thin microneedle electrode 10 is an electroencephalogram (EEG), a heart signal (electrocardiogram, ECG), a muscle signal (electromyogram, EMG), the concentration of uric acid, the concentration of lactic acid, glucose Concentration of, components in body fluids, components in saliva, and those selected from the group consisting of combinations thereof may be measured, but is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)은 외부의 전자 기기를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 때 상기 외부의 전자 기기는 상기 전극층(300)에서 수집된 생체 신호를 측정하고, 이를 디스플레이 등으로 보여줄 수 있다.According to one embodiment of the present application, the ultra-thin microneedle electrode 10 may further include an external electronic device, but is not limited thereto. At this time, the external electronic device may measure the biosignal collected from the electrode layer 300 and show it on a display or the like.

또한, 본원의 제 2 측면은, 바늘 형상을 가지는 수용성 고분자 희생층(100)을 준비 하는 단계, 상기 수용성 고분자 희생층(100) 상에 지지층(200)을 형성하는 단계, 및 상기 지지층(200) 상에 전극층(300)을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 제조 방법을 제공한다.In addition, the second aspect of the present application is a step of preparing a water-soluble polymer sacrificial layer 100 having a needle shape, forming a support layer 200 on the water-soluble polymer sacrificial layer 100, and the support layer 200 It provides a method of manufacturing an ultra-thin microneedle electrode 10, which includes forming an electrode layer 300 thereon.

본원의 제 2 측면에 따른 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.Regarding the manufacturing method of the ultra-thin microneedle electrode 10 according to the second aspect of the present application, detailed descriptions of portions overlapping with those of the first aspect of the present application have been omitted. The content can equally apply to the second aspect of the present application.

도 4 은 본원의 일 구현예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an ultra-thin microneedle electrode 10 according to an exemplary embodiment of the present disclosure.

먼저, 바늘 형상의 수용성 고분자 희생층을 준비한다 (S100).First, a needle-shaped water-soluble polymer sacrificial layer is prepared (S100).

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 희생층을 준비하는 단계는, 상기 수용성 고분자를 포함하는 기판(500)을 준비하는 단계, 및 상기 기판(500)을 가공하여 상기 기판(500) 상에 바늘 형상의 희생층(100) 및 상기 희생층이 형성되지 않은 영역을 형성하는 단계를 포함하거나, 또는 몰드를 통해 바늘 형상의 희생층(100)이 형성된 기판을 형성하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment of the present application, the step of preparing the sacrificial layer includes preparing a substrate 500 including the water-soluble polymer, and processing the substrate 500 to form a needle shape on the substrate 500. It may include forming a sacrificial layer 100 and a region where the sacrificial layer is not formed, or forming a substrate on which a needle-shaped sacrificial layer 100 is formed through a mold, but is limited thereto. it is not going to be

바람직하게는, 바늘 형상의 구멍을 복수 개 포함하는 몰드를 준비하고, 상기 몰드 상에 액화 또는 겔화된 수용성 고분자를 공급하면, 상기 몰드의 구멍에 의해 상기 바늘 형상의 희생층(100)이 형성될 수 있다. 이 때 상기 수용성 고분자를 경화시키고 상기 몰드를 제거하면, 상기 바늘 형상의 희생층(100)이 형성된 기판(500)이 형성될 수 있다.Preferably, when a mold including a plurality of needle-shaped holes is prepared and a liquefied or gelled water-soluble polymer is supplied to the mold, the needle-shaped sacrificial layer 100 is formed by the holes of the mold. can At this time, when the water-soluble polymer is cured and the mold is removed, the substrate 500 on which the needle-shaped sacrificial layer 100 is formed may be formed.

상술하였듯 상기 바늘 형상의 희생층(100)은 표면에 지지층(200) 및 전극층(300)이 형성될 수 있고, 상기 희생층이 형성되지 않은 영역은 접착층(400)이 형성될 수 있다.As described above, the support layer 200 and the electrode layer 300 may be formed on the surface of the needle-shaped sacrificial layer 100, and the adhesive layer 400 may be formed in a region where the sacrificial layer is not formed.

이어서, 상기 수용성 고분자 희생층 상에 지지층(200)을 형성한다 (S200). 이 때, 상기 수용성 고분자 희생층은 바늘 형상의 희생층(100)과 동일한 것이다.Subsequently, a support layer 200 is formed on the water-soluble polymer sacrificial layer (S200). At this time, the water-soluble polymer sacrificial layer is the same as the needle-shaped sacrificial layer 100 .

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 지지층(200)을 형성하는 단계는, 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition) 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the forming of the support layer 200 may be performed by a chemical vapor deposition (CVD) method, but is not limited thereto.

이와 관련하여, 상기 지지층(200)이 패럴린일 경우, 상기 지지층(200)은 고르함 방법(Gorham method)에 의해 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 지지층(200)의 증착은, 다이머가 150℃ 내지 200℃ 에서 기화되는 단계, 상기 다이머가 550℃ 내지 650℃ 및 0.1 torr 내지 0.5 torr 의 환경을 갖는 열 분해기를 통과하여 모노머로 열분해되는 단계, 및 상기 모노머가 -40℃ 내지 30℃, 바람직하게는 상온이고, 120 mtorr 이하의 압력이 설정된 챔버 내의 타겟 표면에 부착되어 패럴린 고분자를 형성하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 지지층(200)이 폴리(1,3,5-트리비닐 트리메틸 시클로트리실록세인)일 경우, iCVD(initiated chemical vapor deposition) 방법으로 증착될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this regard, when the support layer 200 is parylene, the support layer 200 may be manufactured by a Gorham method. Specifically, in the deposition of the support layer 200, the dimer is vaporized at 150°C to 200°C, and the dimer is pyrolyzed into monomers by passing through a thermal decomposer having an environment of 550°C to 650°C and 0.1 torr to 0.5 torr. It may include the step of being attached to the target surface in a chamber at -40 ° C to 30 ° C, preferably room temperature, and a pressure of 120 mtorr or less to form a parylene polymer, but is limited thereto It is not. In addition, when the support layer 200 is poly(1,3,5-trivinyltrimethylcyclotrisiloxane), it may be deposited by an initiated chemical vapor deposition (iCVD) method, but is not limited thereto.

이어서, 상기 지지층(200) 상에 전극층(300)을 형성한다 (S300).Subsequently, an electrode layer 300 is formed on the support layer 200 (S300).

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층(300)을 형성하는 단계는, PVD(physical vapor deposition), 스퍼터링, CVD, ALD(atomic layer deposition), 딥 코팅, 스핀 코팅, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 전극층(300)을 형성하는 단계는 열 증착(thermal evaporation), e-빔 증착법(e-beam evaporation), 플라즈마 스퍼터링(plasma sputtering), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 PVD 방법에 의해 수행될 수 있다.According to one embodiment of the present application, the forming of the electrode layer 300 is composed of physical vapor deposition (PVD), sputtering, CVD, atomic layer deposition (ALD), dip coating, spin coating, and combinations thereof. It may be performed by a method including one selected from the group, but is not limited thereto. Specifically, the step of forming the electrode layer 300 includes one selected from the group consisting of thermal evaporation, e-beam evaporation, plasma sputtering, and combinations thereof It can be performed by the PVD method of doing.

이와 관련하여, PVD 방법 중 스퍼터링 방법은 다른 증착법에 비해 등방성으로 금속을 증착할 수 있어, 상기 전극층(300)은 플라즈마 스퍼터링 공정으로 형성될 수 있다.In this regard, the sputtering method among the PVD methods can deposit metal isotropically compared to other deposition methods, so the electrode layer 300 can be formed by a plasma sputtering process.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극층(300) 상에 접착층(400)을 형성하는 단계를 추가 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, a step of forming an adhesive layer 400 on the electrode layer 300 may be further included, but is not limited thereto.

상술하였듯, 상기 접착층(400)은 상기 전극층(300)의 평평한 부분에 형성될 수 있고, 상기 접착층(400)으로서 사용되는 물질이 도전성을 가질 경우에만 전극층(300)의 모든 영역 상에 형성될 수 있다.As described above, the adhesive layer 400 may be formed on a flat portion of the electrode layer 300, and may be formed on all regions of the electrode layer 300 only when the material used as the adhesive layer 400 has conductivity. can

상기 접착층(400)을 형성하는 단계는, 상기 바늘 형상의 희생층(100)과 다른 기판 상에, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)에 부착될 접착층의 형태에 맞추어 리소그래피 또는 스크린프린팅하여 접착물질을 형성하는 단계, 및 상기 접착물질을 상기 전극층(300) 상에 이전(transfer)하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the forming of the adhesive layer 400, an adhesive material is formed by lithography or screen printing according to the shape of the adhesive layer to be attached to the ultra-thin microneedle electrode 10 on a substrate different from the needle-shaped sacrificial layer 100. A step of forming, and a step of transferring the adhesive material onto the electrode layer 300 may be included, but the present invention is not limited thereto.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 1 측면에 따른 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 전극층(300)이 생체 조직을 관통하도록 상기 생체 조직 상에 배치하는 단계, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 희생층(100) 상에 수분을 공급하여 상기 희생층을 제거하는 단계, 및 상기 피부 상에 배치된 전극층(300)을 통해 생체 신호를 측정하는 단계를 포함하는 것인, 생체 신호 측정 방법을 제공한다.The third aspect of the present application is the step of disposing the electrode layer 300 of the ultra-thin microneedle electrode 10 according to the first aspect of the present application on the biological tissue so as to penetrate the biological tissue, the ultra-thin microneedle electrode 10 Providing a biosignal measurement method comprising the steps of supplying moisture to the sacrificial layer 100 to remove the sacrificial layer, and measuring the biosignal through the electrode layer 300 disposed on the skin. do.

본원의 제 3 측면에 따른 생체 신호 측정 방법에 대하여, 본원의 제 1 측면 및/또는 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면 및/또는 제 2 측면에 기재된 내용은 본원의 제 3 측면에 동일하게 적용될 수 있다.With regard to the method for measuring biosignals according to the third aspect of the present application, detailed descriptions of portions overlapping with the first and/or second aspects of the present application have been omitted. Alternatively, the content described in the second aspect may be equally applied to the third aspect of the present application.

상술하였듯, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)은 전극층(300)이 상기 생체 조직의 표면에 대향되도록 생체 조직 상에 배치되는 것이다. 이 때 바늘 형상의 희생층(100)은 적당한 경도를 갖기 때문에, 외부에서 적당한 압력을 가해주면 상기 바늘 형상의 희생층(100)이 상기 생체 조직을 관통할 수 있고, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)에서 바늘 형상을 갖지 않는 부분 상에 형성된 접착층(400)에 의해 상기 생체 조직 상에 고정될 수 있다.As described above, the ultra-thin microneedle electrode 10 is disposed on the biological tissue such that the electrode layer 300 faces the surface of the biological tissue. At this time, since the needle-shaped sacrificial layer 100 has an appropriate hardness, when appropriate pressure is applied from the outside, the needle-shaped sacrificial layer 100 can penetrate the biological tissue, and the ultra-thin microneedle electrode 10 ) can be fixed on the biological tissue by the adhesive layer 400 formed on the non-needle-shaped portion.

이어서 상기 생체 조직 상에 고정된 초박형 마이크로 니들 전극(10)에 수분을 공급하면, 수용성 고분자를 포함하는 희생층(100)이 제거되고, 상기 수용성 고분자를 포함하지 않는 지지층(200), 전극층(300), 및 접착층(400)은 상기 생체 조직 상에 고정된 상태로 존재할 수 있다. 즉, 상기 생체 조직 상에 고정된 전극층(300)을 통해 상기 생체 조직에 의해 발생하거나 상기 생체 조직으로 전달된 생체 신호를 측정할 수 있다.Subsequently, when moisture is supplied to the ultra-thin microneedle electrode 10 fixed on the biological tissue, the sacrificial layer 100 containing the water-soluble polymer is removed, and the support layer 200 and the electrode layer 300 not containing the water-soluble polymer are removed. ), and the adhesive layer 400 may be present in a fixed state on the biological tissue. That is, a biosignal generated by or transmitted to the biological tissue can be measured through the electrode layer 300 fixed on the biological tissue.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 생체 신호는 뇌파 신호(electroencephalogram, EEG), 심장 신호(electrocardiogram, ECG), 근육 신호(electromyogram, EMG), 요산의 농도, 젖산의 농도, 글루코즈의 농도, 체액 내 성분, 타액 내 성분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present application, the biosignal is an electroencephalogram (EEG), a heart signal (electrocardiogram, ECG), a muscle signal (electromyogram, EMG), a concentration of uric acid, a concentration of lactic acid, a concentration of glucose, a body fluid components, components in saliva, and those selected from the group consisting of combinations thereof, but are not limited thereto.

본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극(10)을 생체 조직 상에 고정시킬 경우, 상기 초박형 마이크로 니들 전극(10)의 전극층(300)은 상기 생체 조직의 표면에 붙어 생체 신호를 전압이나 전류 등의 전기적 값으로 읽어 들일 수 있게 해주는 트랜스듀서(transducer)로서 작용한다. 이와 관련하여, 생체 전기 신호(electrophysiology)의 경우, 신경 조직의 이온 채널(ion channe)의 변화에 의해 야기되는 전압이나 전류의 변화를 측정할 수 있고, 한 종류의 신호를 측정하기 위해 세 개의 전극이 필요하다. 즉, 두 전극의 전압 차이를 읽어 증폭기로 증폭시키고 나머지 한 전극을 보상 전극으로 노이즈를 제거해주는 역할로 사용할 수 있다.When the ultra-thin microneedle electrode 10 according to the present invention is fixed on a biological tissue, the electrode layer 300 of the ultra-thin microneedle electrode 10 is attached to the surface of the biological tissue to transmit a biosignal to an electrical value such as voltage or current. It acts as a transducer that allows it to be read into. In this regard, in the case of electrophysiology, changes in voltage or current caused by changes in ion channels in nerve tissue can be measured, and three electrodes are used to measure one type of signal. need this That is, the voltage difference between the two electrodes can be read and amplified by an amplifier, and the other electrode can be used as a compensation electrode to remove noise.

구체적으로, 상기 생체 조직 상에 고정시킨 초박형 마이크로 니들 전극(10)은, 세 개체가 한 단위로 묶여서 사용되거나, 또는 한 개체가 세 단위로 구분될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 전극 사이의 거리와 측정되는 신호의 크기는 서로 비례하는 경향이 있기 때문에, 전극 사이의 신경 세포들로부터 발생하는 신호의 총합을 측정할 때 초박형 마이크로 니들 전극(10) 한 개체가 세 단위로 구분될 경우, 초박형 마이크로 니들 전극(10) 세 개체가 한 단위로 결합되어 사용될 때에 비해 신호가 작게 측정될 수 있다.Specifically, the ultra-thin microneedle electrodes 10 fixed on the biological tissue may be used in a bundle of three units, or one unit may be divided into three units, but is not limited thereto. In this regard, since the distance between the electrodes and the magnitude of the measured signal tend to be proportional to each other, when measuring the sum of the signals generated from the nerve cells between the electrodes, one ultra-thin microneedle electrode 10 is used as three objects. When divided into units, a signal can be measured smaller than when three ultra-thin microneedle electrodes 10 are combined and used as a unit.

한편, 생체 생리신호의 경우 읽고자 하는 생리 물질이 전극층의 표면을 변화시키고 이에 따라 전극층에서 읽어지는 전기적 특성, 예를 들어 저항이나 임피던스가 증가 또는 감소할 수 있다. 즉, 원하는 생리신호 측정을 위해 전극층의 물질을 적절하게 교체할 수 있다.On the other hand, in the case of biophysiological signals, physiological substances to be read change the surface of the electrode layer, and thus electrical characteristics read from the electrode layer, such as resistance or impedance, may increase or decrease. That is, the material of the electrode layer can be appropriately replaced in order to measure a desired physiological signal.

본원의 일 구현예에 따르면, 초박형 마이크로 니들 전극(10)이 부착되는 생체 조직은 측정 대상에 따라 상이할 수 있다.According to one embodiment of the present application, the biological tissue to which the ultra-thin microneedle electrode 10 is attached may be different depending on the measurement target.

예를 들어, 뇌파를 측정하기 위해 초박형 마이크로 니들 전극(10)을 사용할 경우, 국제 10-20 시스템을 참조하여 전극층의 위치를 결정할 수 있고, 근육 신호(EMG)를 측정할 경우 두 전극 사이에 측정하고자 하는 근육 다발이 위치할 수 있으며, 심전도(ECG)의 경우 12-리드 ECG placement 를 참조하여 전극의 위치를 결정할 수 있다.For example, when using the ultra-thin microneedle electrode 10 to measure brain waves, the position of the electrode layer can be determined by referring to the international 10-20 system, and when measuring muscle signals (EMG), the measurement is made between two electrodes. The desired muscle bundle can be located, and in the case of an electrocardiogram (ECG), the position of the electrode can be determined by referring to the 12-lead ECG placement.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as intended to limit the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present application.

[실시예 1] : 초박형 마이크로 니들 전극 형성[Example 1]: Formation of ultra-thin microneedle electrodes

몰드를 이용하여 PVA 재질의 마이크로 니들 희생층을 갖는 기판을 형성하였다. 이어서, CVD 를 이용하여 상기 마이크로 니들의 모든 3D 표면 상에 파릴렌 고분자를 1 μm 의 두께로 증착하였다. 구체적으로, 파릴렌 A 다이머를 150℃ 내지 200℃ 에서 기화시키고, 상기 다이머를 550℃ 내지 650℃ 및 0.1 torr 내지 0.5 torr 의 환경을 갖는 열 분해기를 통과시켜 모노머로 열분해한 후, 상기 모노머가 -40℃ 내지 30℃, 바람직하게는 상온이고, 120 mtorr 이하의 압력이 설정된 챔버 내의 타겟 표면에 부착됨으로써 파릴렌 고분자층이 형성되였다.A substrate having a microneedle sacrificial layer made of PVA was formed using a mold. Subsequently, a parylene polymer was deposited to a thickness of 1 μm on all 3D surfaces of the microneedles using CVD. Specifically, parylene A dimer is vaporized at 150 ° C to 200 ° C, and the dimer is thermally decomposed into monomers by passing through a thermal decomposer having an environment of 550 ° C to 650 ° C and 0.1 torr to 0.5 torr, and then the monomer is - A parylene polymer layer was formed by being adhered to the target surface in a chamber at 40° C. to 30° C., preferably at room temperature, and at a pressure of 120 mtorr or less.

이어서, 상기 파릴렌 고분자층 상에 Cr/Au 합금을 100 nm 두께로 코팅하여 전극층을 형성한 후, 상기 기판 중 마이크로 니들이 형성되지 않은 평평한 영역 상에 아크릴 접착층을 전이(transfer)시켜 초박형 마이크로 니들 전극을 형성하였다.Subsequently, an electrode layer was formed by coating a Cr/Au alloy to a thickness of 100 nm on the parylene polymer layer, and then an acrylic adhesive layer was transferred on a flat area of the substrate where no microneedles were formed to form an ultra-thin microneedle electrode. was formed.

이 때, 상기 평평한 영역과 상기 Cr/Au 합금의 사이의 최대 높이는 약 600 μm 이다.At this time, the maximum height between the flat region and the Cr/Au alloy is about 600 μm.

도5는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 단면도이고, 도 6 는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극이 형성된 기판의 사진이며, 도 7 의 (a) 내지 (c) 는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극을 촬영한 사진이다. 이 때, 도 7 의 (b) 는 (a) 의 일부 영역을 확대한 것이고, (c) 는 (b) 의 일부 영역을 확대한 것이다.5 is a cross-sectional view of an ultra-thin microneedle electrode according to an embodiment of the present application, FIG. 6 is a photograph of a substrate on which an ultra-thin microneedle electrode is formed according to an embodiment of the present application, and FIG. 7 (a) to (c) are This is a photograph of an ultra-thin microneedle electrode according to an embodiment of the present application. At this time, (b) of FIG. 7 is a partial area of (a) enlarged, and (c) is a partial area of (b) enlarged.

[실시예 2] : 초박형 마이크로 니들 전극 부착[Example 2]: Attachment of ultra-thin microneedle electrodes

상기 실시예 1 에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 전극층이 피부에 대향되도록 배치하고, 상기 초박형 마이크로 니들 전극이 배치된 피부에 적당한 압력을 주며 부착함으로써 상기 초박형 마이크로 니들 전극이 피부의 각질층을 뚫고 접착층이 피부 표면에 부착 및 고정되도록 하였다. 이어서, 상기 초박형 마이크로 니들 전극에 물을 흘려주어 PVA 희생층을 제거하였다.The electrode layer of the ultra-thin microneedle electrode according to Example 1 is disposed to face the skin, and the ultra-thin microneedle electrode is attached to the skin on which the ultra-thin microneedle electrode is disposed while applying appropriate pressure, so that the ultra-thin microneedle electrode penetrates the stratum corneum of the skin and the adhesive layer is formed on the skin. It was attached and fixed to the surface. Subsequently, water was passed through the ultra-thin microneedle electrode to remove the PVA sacrificial layer.

[실험예 1][Experimental Example 1]

도 8 의 (a) 는 종래의 의료용 전극이 부착된 피부이고, (b) 는 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극이 부착된 피부이고, (c) 및 (d) 는 종래의 마이크로 니들 및 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극과 피부 사이의 임피던스에 대한 그래프이다. 이 때 상기 의료용 전극은, 두꺼운 금속 플레이트 상에 젖은 전극(wet electrode)를 피부에 배치시킨 것을 의미한다.8 (a) shows skin to which conventional medical electrodes are attached, (b) shows skin to which ultra-thin microneedle electrodes according to the present application are attached, and (c) and (d) show conventional microneedles and skin according to the present application. This is a graph of the impedance between the ultra-thin microneedle electrode and the skin. At this time, the medical electrode means that a wet electrode is placed on the skin on a thick metal plate.

또한, 도 9 의 (a) 내지 (c) 는, 종래의 마이크로 니들 전극을 부착한 사진이고, (d) 내지 (f) 는 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극이 부착된 사진이다.In addition, (a) to (c) of FIG. 9 are photographs with conventional microneedle electrodes attached, and (d) to (f) are photographs with ultra-thin microneedle electrodes according to the present application attached.

도 8 을 참조하면, 종래의 의료용 전극은 각질층에 의해 전극과 피부 사이의 전기를 차단될 수 있으나, 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극은 전극이 각질층을 관통하기 때문에 피부의 생체 신호를 더욱 민감하게 측정할 수 있다. 구체적으로, 종래의 의료용 전극에 비해 상기 초박형 마이크로 니들 전극은 낮은 주파수에서 더 낮은 임피던스를 갖고, 피부에서 측정가능한 뇌파, 심장, 근육 등의 전기 신호들은 주로 100 Hz 미만의 낮은 주파수 대역에서 의미있는 정보를 갖기 때문에, 상기 초박형 마이크로 니들 전극은 종래의 의료용 전극에 비해 더욱 민감하게 생체 신호를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 8 , conventional medical electrodes can block electricity between the electrode and the skin by the stratum corneum, but the ultra-thin microneedle electrode according to the present invention more sensitively measures biosignals of the skin because the electrode penetrates the stratum corneum. can do. Specifically, compared to conventional medical electrodes, the ultra-thin microneedle electrode has a lower impedance at a lower frequency, and electrical signals such as brain waves, heart, muscles, etc. measurable from the skin are mainly meaningful information in a low frequency band of less than 100 Hz. Since it has, the ultra-thin microneedle electrode can measure biosignals more sensitively than conventional medical electrodes.

또한, 도 9 를 참조하면, 종래의 마이크로 니들 전극은 니들 부분이 물에 의해 녹지 않아 단단한 형태를 유지하면서 사람의 피부에 부착되기 때문에, 유연성 및 인장성(flexible and stretchable) 특성이 낮다. 구체적으로, 도 9 의 (b) 와 같이 종래의 마이크로니들 전극을 압축시키면 전극이 피부의 굴곡을 따라가지 못해 접착된 일부가 탈착되는 등 접착 면적이 감소하고, 이를 해결하기 위해 위에서 강한 압력을 가할 경우 사람의 움직임을 제한하고, 큰 고통을 유발해 장시간 이용에 부적합할 수 있다. 또한, 도 9 의 (c) 와 같이 피부를 인장시킬 경우 역시 (b) 에서와 마찬가지로 전극의 일부가 피부로부터 탈착될 수 있다.In addition, referring to FIG. 9 , the conventional microneedle electrode has low flexibility and stretchability characteristics because the needle portion is not dissolved by water and adheres to human skin while maintaining a hard shape. Specifically, when the conventional microneedle electrode is compressed as shown in (b) of FIG. 9, the electrode cannot follow the curve of the skin, and the adhesive area decreases, such as detaching the adhered part. In this case, it may restrict a person's movement and cause great pain, making it unsuitable for long-term use. In addition, when the skin is stretched as shown in (c) of FIG. 9, a part of the electrode may be detached from the skin as in (b).

그러나, 상기 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 경우, 전극 하부의 희생층이 물에 녹아 사라지기 때문에 신호를 측정할 수 있는 매우 얇은 금속 전극층 부분만 남을 수 있다. 즉, 도 9 의 (e) 및 (f) 와 같이, 상기 초박형 마이크로 니들 전극은 압축시에도 피부의 굴곡을 따라 유연하게 휘고 인장될 수 있다.However, in the case of the ultra-thin microneedle electrode according to the above embodiment, since the sacrificial layer below the electrode dissolves in water and disappears, only a very thin metal electrode layer portion for measuring signals may remain. That is, as shown in (e) and (f) of FIG. 9 , the ultra-thin microneedle electrode can be flexibly bent and stretched along the curves of the skin even when compressed.

즉, 종래의 마이크로 니들 전극과, 본원에 따른 초박형 마이크로 니들 전극은, 니들 부분(구체적으로, 본원의 초박형 마이크로 니들 전극의 희생층)의 생존 유무에 따라 상이하게 변화하는 기계적 특성 차이로서, 이 차이로 인해 전극의 유연성, 부착성, 장시간 사용 편의성 등이 달라질 수 있다.That is, the mechanical properties of the conventional microneedle electrode and the ultra-thin microneedle electrode according to the present application vary depending on whether or not the needle portion (specifically, the sacrificial layer of the ultra-thin microneedle electrode of the present application) survives, and this difference As a result, the flexibility, adhesion, and long-term use convenience of the electrode may change.

[실험예 2][Experimental Example 2]

도 10 의 (a) 는 본원의 일 실시예에 따른 초박형 마이크로 니들 전극을 이용하여 EEG 를 측정한 그래프이고, (b) 는 EMG 를 측정한 그래프이다.Figure 10 (a) is a graph measuring EEG using an ultra-thin microneedle electrode according to an embodiment of the present application, and (b) is a graph measuring EMG.

도 10 을 참조하면, 상기 초박형 마이크로 니들 전극은 뇌 전기 신호(EEG) 및 근육 전기 신호(EMG) 측정에 적합함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10 , it can be confirmed that the ultra-thin microneedle electrode is suitable for measuring brain electrical signals (EEG) and muscle electrical signals (EMG).

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present application.

10 : 초박형 마이크로 니들 전극
100 : 바늘 형상의 희생층
200 : 지지층
300 : 전극층
400 : 접착층
500 : 기판
10: ultra-thin microneedle electrode
100: needle-shaped sacrificial layer
200: support layer
300: electrode layer
400: adhesive layer
500: substrate

Claims (20)

수용성 고분자를 포함하는 바늘 형상의 희생층;
상기 바늘 형상의 희생층 상에 형성된 지지층; 및
상기 지지층 상에 형성된 전극층;
을 포함하는,
초박형 마이크로 니들 전극.
A needle-shaped sacrificial layer containing a water-soluble polymer;
a support layer formed on the needle-shaped sacrificial layer; and
an electrode layer formed on the support layer;
including,
Ultra-thin microneedle electrodes.
제 1 항에 있어서,
상기 전극층의 바늘 형상 부분이 생체 조직의 표면을 관통하여 생체 조직 상에 고정되는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The ultra-thin microneedle electrode, wherein the needle-shaped portion of the electrode layer penetrates the surface of the biological tissue and is fixed on the biological tissue.
제 1 항에 있어서,
상기 초박형 마이크로 니들 전극이 생체 조직 상에 고정된 후, 외부로부터 공급된 수분에 의해 상기 바늘 형상의 희생층이 제거되는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
After the ultra-thin microneedle electrode is fixed on a living tissue, the needle-shaped sacrificial layer is removed by moisture supplied from the outside, the ultra-thin microneedle electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 수용성 고분자는 PVA(polyvinyl alcohol), PAA(poly acrylic acid), PVP(polyvinyl pyrrolidone), PEG(polyethylene glycol), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 수용성 고분자를 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The water-soluble polymer includes a water-soluble polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), poly acrylic acid (PAA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyethylene glycol (PEG), and combinations thereof. electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 바늘 형상의 최대 높이는 50 μm 내지 1,000 μm 인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The maximum height of the needle shape is 50 μm to 1,000 μm, ultra-thin microneedle electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 전극층 상에 접착층이 형성된 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
An adhesive layer is formed on the electrode layer, ultra-thin microneedle electrode.
제 6 항에 있어서,
상기 접착층은 아크릴레이트(acrylate), 실리콘(silicon), 에폭시(epoxy), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 6,
The adhesive layer is an ultra-thin microneedle electrode comprising one selected from the group consisting of acrylate, silicone, epoxy, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 지지층은 생체 적합성을 가지는 물질을 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The support layer is to include a material having biocompatibility, ultra-thin microneedle electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 지지층은 CVD 적합성을 가지는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The support layer has a CVD compatibility, ultra-thin microneedle electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 지지층은 파릴렌(parylene), 폴리(1,3,5-트리비닐 트리메틸 시클로트리실록세인)(poly(1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane)), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The support layer is selected from the group consisting of parylene, poly (1,3,5-trivinyl trimethyl cyclotrisiloxane), and combinations thereof Which is to include, ultra-thin microneedle electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 지지층의 두께는 10 nm 내지 10 μm 인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The thickness of the support layer is 10 nm to 10 μm, ultra-thin microneedle electrode.
제 1 항에 있어서,
상기 전극층은, Au, Cr, Pt, Ag, Fe, Cu, Ni, Ti, 그래핀, 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The electrode layer is an ultra-thin microneedle electrode comprising one selected from the group consisting of Au, Cr, Pt, Ag, Fe, Cu, Ni, Ti, graphene, carbon nanotubes, conductive polymers, and combinations thereof. .
제 12 항에 있어서,
상기 전도성 고분자는, PEDOT(poly(3,4-ethylene dioxythiophene)), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리(파라-페닐렌 비닐렌)(poly(para-phenylene vinylene), 폴리(파라-페닐렌)(poly(para-phenylene)), 폴리아세틸렌, 폴리피롤(polypyrrole), 폴리싸이오펜(polythiophene), poly(p-phenylene sulfide), 폴리아닐린(polyaniline)및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 12,
The conductive polymer is PEDOT (poly (3,4-ethylene dioxythiophene)), polyaniline, poly (para-phenylene vinylene), poly (para-phenylene) (poly (para-phenylene)), polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, poly(p-phenylene sulfide), polyaniline, and combinations thereof, Ultra-thin microneedle electrodes.
제 1 항에 있어서,
상기 초박형 마이크로 니들 전극은 뇌파 신호(electroencephalogram, EEG), 심장 신호(electrocardiogram, ECG), 근육 신호(electromyogram, EMG), 요산의 농도, 젖산의 농도, 글루코즈의 농도, 체액 내 성분, 타액 내 성분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 측정하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극.
According to claim 1,
The ultra-thin microneedle electrode is an electroencephalogram (EEG), heart signal (electrocardiogram, ECG), muscle signal (electromyogram, EMG), uric acid concentration, lactic acid concentration, glucose concentration, body fluid components, saliva components, And to measure the one selected from the group consisting of combinations thereof, ultra-thin microneedle electrode.
바늘 형상을 가지는 수용성 고분자 희생층을 준비하는 단계;
상기 수용성 고분자 희생층 상에 지지층을 형성하는 단계; 및
상기 지지층 상에 전극층을 형성하는 단계;
를 포함하는 것인,
초박형 마이크로 니들 전극의 제조 방법.
preparing a water-soluble polymer sacrificial layer having a needle shape;
forming a support layer on the water-soluble polymer sacrificial layer; and
forming an electrode layer on the support layer;
Which includes,
Manufacturing method of ultra-thin microneedle electrode.
제 15 항에 있어서,
상기 지지층을 형성하는 단계는, 화학기상증착법(CVD, chemical vapor deposition) 방법에 의해 수행되는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극의 제조 방법.
According to claim 15,
Forming the support layer is a method of manufacturing an ultra-thin microneedle electrode, which is performed by a chemical vapor deposition (CVD) method.
제 15 항에 있어서,
상기 전극층을 형성하는 단계는, PVD(physical vapor deposition), 스퍼터링, CVD, ALD(atomic layer deposition), 딥 코팅, 스핀 코팅, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 방법에 의해 수행되는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극의 제조 방법.
According to claim 15,
Forming the electrode layer is performed by a method including one selected from the group consisting of physical vapor deposition (PVD), sputtering, CVD, atomic layer deposition (ALD), dip coating, spin coating, and combinations thereof That is, a method of manufacturing an ultra-thin microneedle electrode.
제 15 항에 있어서,
상기 전극층 상에 접착층을 형성하는 단계를 추가 포함하는 것인, 초박형 마이크로 니들 전극의 제조 방법.
According to claim 15,
Further comprising the step of forming an adhesive layer on the electrode layer, the manufacturing method of the ultra-thin microneedle electrode.
제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 초박형 마이크로 니들 전극의 전극층이 생체 조직을 관통하도록 상기 생체 조직 상에 배치하는 단계;
상기 초박형 마이크로 니들 전극의 희생층 상에 수분을 공급하여 상기 희생층을 제거하는 단계; 및
상기 피부 상에 배치된 전극층을 통해 생체 신호를 측정하는 단계;
를 포함하는 것인,
생체 신호 측정 방법.
disposing the electrode layer of the ultra-thin microneedle electrode according to any one of claims 1 to 14 on the biological tissue so as to penetrate the biological tissue;
removing the sacrificial layer by supplying moisture to the sacrificial layer of the ultra-thin microneedle electrode; and
measuring a biosignal through an electrode layer disposed on the skin;
Which includes,
How to measure vital signs.
제 19 항에 있어서,
상기 생체 신호는 뇌파 신호(electroencephalogram, EEG), 심장 신호(electrocardiogram, ECG), 근육 신호(electromyogram, EMG), 요산의 농도, 젖산의 농도, 글루코즈의 농도, 체액 내 성분, 타액 내 성분, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 생체 신호 측정 방법.
According to claim 19,
The biosignal is an electroencephalogram (EEG), a heart signal (electrocardiogram, ECG), a muscle signal (electromyogram, EMG), a concentration of uric acid, a concentration of lactic acid, a concentration of glucose, a component in body fluid, a component in saliva, and these To include one selected from the group consisting of combinations of, a biosignal measurement method.
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