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KR101917500B1 - 신경 전극 배열체 및 약물 전달을 위한 미세 유체 채널을 포함하는 신경 전극 장치 - Google Patents

신경 전극 배열체 및 약물 전달을 위한 미세 유체 채널을 포함하는 신경 전극 장치 Download PDF

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KR101917500B1
KR101917500B1 KR1020170029646A KR20170029646A KR101917500B1 KR 101917500 B1 KR101917500 B1 KR 101917500B1 KR 1020170029646 A KR1020170029646 A KR 1020170029646A KR 20170029646 A KR20170029646 A KR 20170029646A KR 101917500 B1 KR101917500 B1 KR 101917500B1
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reservoir
fluid channel
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electrode array
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김소희
강유나
천원주
추남선
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

일 실시예에 따른 신경 전극 장치는, 내부에 유체가 저장되는 저장소; 대상체로 상기 유체를 전달하거나, 상기 대상체로부터 생체 신호를 획득하거나, 상기 대상체로 자극을 제공하는 전극 배열체; 상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 유체를 유동시키거나 상기 전극 배열체로부터 획득된 생체 신호를 처리하거나, 상기 전극 배열체로 자극할 신호를 제공하는 전자 회로부; 및 상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 연장되고 상기 전극 배열체와 상기 전자 회로부를 전기적으로 연결하는 도선이 내부에 설치된 케이블과, 상기 저장소와 상기 전극 배열체 사이에 유체가 유동하는 유체 채널을 포함하는 연결부를 포함할 수 있다.

Description

신경 전극 배열체 및 약물 전달을 위한 미세 유체 채널을 포함하는 신경 전극 장치{NEURAL ELECTRODE DEVICE COMPRSING NEURAL ELECTRODE ARRAY AND MICRO FLUIDIC CHANNEL FOR DELIVERYING DRUG}
이하, 실시예들은 신경 신호를 측정하거나 신경에 전기적인 자극을 가하기 위한 신경 전극 배열체 및 약물 전달을 위한 미세 유체 채널을 포함하는 신경 전극 장치에 관한 것이다.
대상체의 질병을 연구 또는 치료하기 위하여 대상체의 말초 신경이나 뇌의 신경 세포로부터 신경 신호를 측정하거나 상기 말초 신경이나 신경 세포에 자극을 제공하는 3차원 침습형 신경 전극 배열체가 개발되고 있다. 통상 실리콘 또는 유리를 기반으로 하는 3차원 침습형 신경 전극 배열체의 경우 단단하고 깨지기 쉬운 재질로 이루어져 있어 미세 유체 채널의 결합이 어려웠다. 또한, 유연한 지지대 기반의 3차원 침습형 신경 전극 배열체의 경우, 약물 전달 기능을 탑재하기 위하여 유체 채널의 결합이 시도된 사례가 없었다. 예를 들어, 한국 등록특허공보 제10-1118349호는 유체 저장부를 갖는 이식 가능한 신경 자극 전극을 개시하고 있다.
일 실시예에 따른 목적은 약물 등 유체 전달이 가능한 미세 유체 채널을 포함하는 연결부와 신경 전극 배열체를 통합한 신경 전극 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 생체 적합성 있는 신경 전극 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 유체를 대상체로 지속적으로 및 장기적으로 공급하는 신경 전극 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 유체가 저장되는 저장소에서 유체 채널로 공급되는 유체의 양이 정밀하게 조절될 수 있다.
일 실시예에 따른 목적은 대상체로부터 생체 신호를 장기적으로 및 안정적으로 읽어 들이는 신경 전극 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치는, 내부에 유체가 저장되는 저장소; 대상체로 상기 유체를 전달하거나 상기 대상체로부터 생체 신호를 획득하거나, 상기 대상체로 자극을 제공하는 전극 배열체;
상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 유체를 유동시키거나, 상기 전극 배열체로부터 획득된 생체 신호를 처리하거나, 상기 전극 배열체로 자극할 신호를 제공하는 전자 회로부; 및 상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 연장되고 상기 전극 배열체와 상기 전자 회로부를 전기적으로 연결하는 도선이 설치된 케이블과, 상기 저장소와 상기 전극 배열체 사이에 유체가 유동하는 유체 채널을 포함하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 연결부는, 상기 유체 채널의 내부에 설치되는 복수 개의 기둥들을 더 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 기둥들은 상기 유체 채널의 내부에 지그재그 형태로 배치될 수 있다.
상기 유체 채널의 단면의 형상은 아치형일 수 있다.
상기 신경 전극 장치는, 상기 저장소와 상기 유체 채널 사이에 설치되고 상기 저장소로부터 상기 유체 채널로 공급되는 유체의 양을 조절하는 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 저장소가 상기 대상체의 외부 또는 내부에 배치되고 상기 전극 배열체가 상기 대상체의 내부로 삽입되어 신경 조직과 접촉할 때, 상기 연결부가 상기 대상체의 외부로부터 상기 대상체의 내부로 구부러지도록 상기 연결부는 유연성 있는 고분자 재질로 형성될 수 있다.
상기 전극 배열체는, 상기 유체 채널이 위로 지나가는 기판; 상기 기판에 설치되고 상기 대상체로 삽입되는 복수 개의 탐침들; 및 상기 기판에 형성되고 상기 유체 채널에 연결되어 상기 유체 채널과 유체 소통하는 유체 배출구를 포함할 수 있다.
상기 유체 배출구는, 상기 복수 개의 탐침들 중 적어도 하나 이상의 탐침의 내부에 형성될 수 있다.
상기 유체 배출구는, 상기 기판으로부터 상기 대상체로 연장되고 튜브 형상을 구비할 수 있다.
상기 복수 개의 탐침들은 상기 케이블이 연장하는 방향에 수직 방향으로 상기 기판에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치는, 내부에 유체가 저장되는 저장소; 상기 저장소로부터 길이 방향으로 연장되고 유연성 있는 재질로 형성되어 다 방향으로 구부러지는 케이블과, 상기 케이블의 내부에 형성되고 상기 유체가 유동하는 유체 채널과, 상기 유체 채널의 내부에 설치되는 복수 개의 기둥들을 포함하는 연결부; 상기 유체 채널의 말 단에 설치되고 상기 유체 채널이 위로 지나가는 기판과, 상기 연결부가 연장하는 방향에 수직 방향으로 상기 기판에 배치되는 복수 개의 탐침과, 상기 유체 채널에 연결되어 대상체로 유체를 전달하는 유체 배출구를 포함하는 전극 배열체; 및 상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 유체를 유동시키거나, 상기 전극 배열체로부터 획득된 생체 신호를 처리하거나, 상기 전극 배열체로 자극할 신호를 제공하는 전자 회로부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치는 연결부와 전극 배열체가 통합되어 사용되므로 대상체에 사용 시 공간 효율성이 있다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치는 생체 적합성이 있다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치는 대상체로 유체를 지속적으로 및 장기적으로 공급할 수 있다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치의 연결부 내부의 유체 채널은 접힘(folding)이나 뒤틀림(twisting)에도 대상체에 유체를 공급할 수 있다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치는 대상체로부터 생체 신호를 장기적으로 및 안정적으로 읽어 들일 수 있다.
일 실시예에 따른 신경 전극 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 신경 전극 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1a는 일 실시예에 따른 신경 전극 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 신경 전극 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 연결부의 단면(A-A')을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전극 배열체 부근의 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 전극 배열체 부근의 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 전극 배열체 부근의 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 전극 배열체의 일부의 탐침을 제거하고 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 신경 전극 장치의 연결부의 유체 채널의 일부를 개략적으로 나타낸 일부 단면 사시도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 연결부의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 연결부를 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 신경 전극 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 1a는 일 실시예에 따른 신경 전극 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 신경 전극 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 연결부의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1, 도 1a, 도 2 및 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 신경 전극 장치(1)는 저장소(11), 연결부(12), 전극 배열체(13), 전자 회로부(14), 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 신경 전극 장치(1)는 일 단이 대상체와 접촉되고 타 단이 대상체와 연결부(12) 사이의 길이 만큼 떨어진 위치에 배치되어 대상체로 유체를 전달하거나 대상체로부터 생체 신호를 감지하거나 대상체로 전기 자극을 제공할 수 있다. 여기서, 대상체는 인체, 동물 등일 수 있으며, 신경 전극 장치(1)는 인체, 동물 등의 신경 조직과 연결될 수 있다. 여기서, 유체는 일반적으로 약물을 의미하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 도 1에는 신경 전극 장치(1)가 일 단이 뇌의 외표면 상에 배치되고 타 단이 두개골의 외표면 상에 배치되어 탐침이 뇌의 내부의 신경 세포로부터 생체 신호를 획득하거나 신경 세포를 자극하고 뇌로 유체가 전달되는 모습이 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 1a는 신경 전극 장치(1)의 일 단이 말초 신경의 외표면 상에 배치되고 타 단이 말초 신경의 주변에 배치되어 탐침이 말초 신경 내 신경 세포로부터 신호를 획득하거나 신경 세포를 자극하고 말초 신경으로 유체가 전달되는 모습이 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 신경 전극 장치(1)는 대상체의 두개골의 외표면이 아닌 피부의 외표면에 일 단이 배치되어 대상체의 내부로 유체를 전달할 수도 있다.
저장소(11)는 내부에 유체를 유지 및 보관할 수 있다. 다시 말하면, 유체는 저장소(11)의 내부에 저장될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 저장소(11)는 외부로부터 유체를 전달 받을 수도 있다.
연결부(12)는 저장소(11)로부터 전극 배열체(13)로 유체를 전달하거나, 전극 배열체(13)로부터 전자 회로부(14)로 생체 신호를 전달할 수 있다. 연결부(12)는 케이블(121), 유체 채널(122), 기둥(123) 및 도선(124)을 포함할 수 있다.
케이블(121)은 저장소(11)와 전극 배열체(13) 및 전극 배열체(13)와 전자 회로부(14)를 연결할 수 있다. 케이블(121)의 일 단에는 전자 회로부(14)가 배치될 수 있고, 케이블(121)의 일 면의 일부에는 저장소(11)가 배치될 수 있고, 케이블(121)의 타 면의 일부에는 전극 배열체(13)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 케이블(121)의 상면 또는 하면에 저장소(11)가 배치되면, 케이블(121)의 하면 또는 상면에 전극 배열체(13)가 배치될 수 있고, 저장소(11)와 전극 배열체(13)는 케이블(121)의 양 단에 이격되어 배치될 수 있다. 케이블(121)은 저장소(11)로부터 전극 배열체(13)로 길이 방향으로 연장될 수 있다. 다시 말하면, 저장소(11), 전극 배열체(13) 및 케이블(121)은 일체로 형성될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 저장소(11)로부터 전극 배열체(13)로 유체를 유동시키는 데 있어서, 저장소(11)와 전극 배열체(13)가 상당 거리 이격되어 있을 때보다 일체형으로 형성되어 있을 때 저장소(11)로부터 전극 배열체(13)로 유동되는 유체를 제어하기 쉽고 대상체에 대하여 지속적이고 장기적인 유체 주입을 가능하게 한다.
케이블(121)은 유연성 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이블(121)은 고분자 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 고분자 재질은 폴리에틸렌 테레프타레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프타레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리메타크레이트(polymethyl methacrylate, PMMA), 패럴린(parylene), 폴리디메틸살록세인(polydimethylsiloxane, PDMS), SU-8 등일 수 있다.
이 경우, 케이블(121)의 일 면에 배치되는 저장소(11)와 케이블(121)의 타 면에 배치되는 전극 배열체(13)는, 케이블(121)이 다 방향으로 구부러질 때 서로 다른 부위에 위치될 수 있다. 다시 말하면, 저장소(11)가 대상체의 외부에 배치되고 전극 배열체(13)가 대상체의 내부로 삽입되는 경우, 케이블(121)이 대상체의 외부로부터 대상체의 내부로 구부러질 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 저장소(11)가 대상체의 내부로 삽입되지 않고서도 대상체의 신경을 자극하고 유체를 주입하는 전극 배열체(13)만 대상체의 내부로 삽입될 수 있다.
유체 채널(122)은 저장소(11)와 전극 배열체(13) 사이에 유체가 유동하는 공간으로서 저장소(11) 및 전극 배열체(13)와 각각 유체 소통하도록 형성될 수 있다. 유체 채널(122)은 케이블(121)의 내부에 유체가 유동하는 경로로서 형성될 수 있다. 예를 들어, 케이블(121)의 일 면과 타 면이 서로 평행하게 유체 채널(122)이 형성될 수 있다.
기둥(123)은 유체 채널(122)을 유동하는 유체의 속도를 제어할 수 있다. 기둥(123)은 케이블(121)의 일 면으로부터 케이블(121)의 타 면으로 연장하여 형성될 수 있고, 기둥(123)이 있는 부분은 유체가 통과되지 않고 유체 채널(122)이 형성된 공간을 통하여서만 유체가 유동할 수 있다. 기둥(123)은 복수 개가 상호 이격되어 케이블(121)의 내부에 설치될 수 있다. 이 경우, 기둥(123)은 별도의 개별적인 구성으로서 케이블(121)의 내부에 설치될 수도 있지만, 케이블(121)과 일체화되어 형성될 수도 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 케이블(121)이 어떤 방향으로 휘어지거나 뒤틀리더라도 기둥(123)으로 인하여 유체 채널(122)이 막히는 현상을 방지할 수 있으므로, 저장소(11)로부터 대상체로 지속적이고 장기적으로 유체를 공급할 수 있다.
도선(124)은 전극 배열체(13)로부터 획득되는 생체 신호를 전자 회로부(14)로 전달하거나 전자 회로부(14)로부터 전극 배열체(13)로 자극할 신호를 전달할 수 있다. 도선(124)은 전극 배열체(13)와 전자 회로부(14)를 전기적으로 연결할 수 있다.
전극 배열체(13)는 대상체의 신경 세포를 자극하고 대상체로 유체를 주입하거나, 대상체의 신경 세포로부터 생체 신호를 획득할 수 있다. 전극 배열체(13)의 구체적인 구성 및 추가적인 실시예로서 전극 배열체(13)의 구체적인 구성에 대하여 도 4 내지 도 11을 참조하여 후술하도록 한다.
전자 회로부(14)는 저장소(11)에 있는 유체를 저장소(11)로부터 전극 배열체(13)로 유동시키거나, 전극 배열체(13)로부터 획득된 생체 신호를 전달 받아 생체 신호를 처리하거나, 전극 배열체(13)로 자극할 신호를 제공할 수 있다. 이 경우, 전자 회로부(14)는 전달된 생체 신호를 증폭하거나 외부의 기록장치로 전송할 수 있다.
밸브(미도시)는 저장소(11)로부터 연결부(12)의 유체 채널(122)로 공급되는 유체의 양을 조절할 수 있다. 밸브는 저장소(11)와 유체 채널(122) 사이에 설치될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 저장소(11)로부터 유체 채널(122)로 공급되는 유체의 양이 정밀하게 조절됨으로써, 상황에 따라 대상체로 전달되는 유체의 양이 제어될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 전극 배열체 부근의 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 전극 배열체(13)는 기판(131), 복수 개의 탐침(132)들, 유체 배출구(133)를 포함할 수 있다.
기판(131)은 케이블(121, 도 2 및 도 3 참조)의 일 면의 일부에 설치될 수 있다. 이 경우, 기판(131)의 위로 케이블(121)의 내부에 형성된 유체 채널(122, 도 3 참조)이 지나갈 수 있다. 또한, 기판(131)은 대상체의 구조(e.g. 곡면)에 맞게 배치되도록 유연성 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(131)은 탄성중합체 재질로 형성될 수 있다.
복수 개의 탐침(132)들은 대상체의 내부로 삽입되어 대상체의 신경을 자극하거나 대상체의 신경으로부터 생체 신호를 읽어들일 수 있다. 복수 개의 탐침(132)들은 기판(131)을 관통하여 일 단이 기판(131)의 내부에 설치될 수 있다.
유체 배출구(133)는 유체 채널(122)과 유체 소통(fluid communication)할 수 있다. 이를 위하여 유체 배출구(133)는 기판(131)에 형성되고 기판(131)의 위로 지나가는 유체 채널(122)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 유체 배출구(133)는 복수 개의 탐침(132)이 위치될 수 있도록 패터닝된 기판(131) 상에 복수 개의 탐침(132)이 설치되는 위치에 결합될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 복수 개의 탐침(132)이 대상체의 내부로 삽입될 때 유체 배출구(133)를 통하여 유체가 직접 대상체로 전달될 수 있다.
도 5를 참조하면, 복수 개의 탐침(132)이 기판(131)에 설치되는 위치가 기판(131) 상에 패터닝되어 복수 개의 탐침(132)이 기판(131)에 설치된 경우에, 원하는 부분의 탐침(132)을 마이크로 펀치(P) 또는 핀셋(P')을 이용하여 제거할 수 있다. 천공된 구멍으로는 유체 배출구가 형성될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 전극 배열체 부근의 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 전극 배열체(23)는 기판(231), 복수 개의 탐침들(232a, 232b) 및 유체 채널(222)에 연결된 유체 배출구(233)를 포함할 수 있다. 유체 배출구(233)는 복수 개의 탐침들(232a, 232b) 사이의 기판(231)에 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 복수 개의 탐침들(232a, 232b)이 기판(231)에 설치되어 있는 경우에, 원하는 부분의 탐침을 제거하지 않고 복수 개의 탐침들(232a, 232b) 사이에 있는 기판(231)의 일부에 마이크로 펀치(P)를 사용하여 구멍을 생성할 수 있다. 천공된 구멍으로는 유체 배출구가 형성될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 9는 일 실시예에 따른 전극 배열체 부근의 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 전극 배열체(33)는 기판(331), 복수 개의 탐침들(332a, 332b) 및 유체 채널(322)에 연결된 유체 배출구(333b)를 포함할 수 있다. 유체 배출구(333b)는 복수 개의 탐침들(332a, 332b) 중 적어도 하나 이상의 탐침(332b)의 내부에 형성될 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 복수 개의 탐침들(332a, 332b)이 대상체의 내부로 삽입될 때, 신경을 자극하면서 자극되는 부위에 직접 유체를 전달할 수 있다.
도 9를 참조하면, 복수 개의 탐침들(332a, 332b)이 기판(331)에 설치되어 있는 경우에, 기판(331)의 일 면에 원하는 부분의 탐침(332b)의 내부로 레이저 등을 발광시키거나 딥 반응성 이온 에칭(deep reactive-ion etching)을 함으로써 원하는 부분의 탐침(332b)의 내부에 유체 배출구(333b)를 형성할 수 있다. 대안적으로, 튜브형 유리관에 열을 가하면서 당김으로써 내부에 유체 배출구를 포함하는 탐침을 만들 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 전극 배열체 및 유체 배출구의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 11은 일 실시예에 따른 전극 배열체의 일부의 탐침을 제거하고 유체 배출구를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 전극 배열체(43)는 기판(431), 복수 개의 탐침(432)들, 유체 채널(422)에 연결된 유체 배출구(433)를 포함할 수 있다. 유체 배출구(433)는 기판(431)의 일 면으로부터 연장되고 튜브 형상을 구비할 수 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 탐침(432)이 대상체의 내부로 삽입되어 있을 때 대상체로 보다 많은 양의 유체를 전달할 수 있다.
도 11을 참조하면, 복수 개의 탐침(432)이 기판(431)에 설치되어 있는 경우에, 복수 개의 탐침(432) 중 일부의 탐침(432)을 마이크로 펀치(P)를 사용하여 제거할 수 있다. 제거된 위치에는 튜브 형상의 유체 배출구(433)가 기판(431)에 설치될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 신경 전극 장치의 연결부의 유체 채널의 일부를 개략적으로 나타낸 일부 단면 사시도이고, 도 13은 일 실시예에 따른 연결부의 단면을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 신경 전극 장치(5)는 저장소(미도시), 연결부(52), 전극 배열체(미도시), 전자 회로부(미도시) 및 밸브(미도시)를 포함할 수 있다.
연결부(52)는 케이블(521), 유체 채널(522) 및 기둥(523)을 포함할 수 있다.
유체 채널(522)은 아치형의 단면을 구비할 수 있다. 구체적으로, 유체 채널(522)의 모서리의 일부는 라운드되어 절곡 부분(525)이 형성될 수 있다.
기둥(523)은 케이블(521)의 내부에 상호 이격되어 배치될 수 있다. 이 경우, 기둥(523)은 복수 개의 유체 채널(522)의 사이에 위치될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 케이블(521)이 어떤 방향으로 휘어지거나 뒤틀리더라도 기둥(523)으로 인하여 유체 채널(522)이 막히는 현상을 방지할 수 있다. 즉, 신경 전극 장치(5)는 대상체로 지속적이고 장기적으로 유체를 전달할 수 있다.
기둥(523)은 유체 채널(522)의 내부에 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 적어도 하나 이상의 기둥을 이루는 제1열과 적어도 하나 이상의 기둥을 이루는 제2열이 서로 나란하고 인접하게 배치될 때, 제1열의 기둥과 제2열의 기둥은 케이블(521)의 길이 방향으로 나란히 위치되지 않을 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 유체 채널(522)을 유동하는 유체의 흐름(F)이 케이블(521)의 길이 방향으로 흐르지 않고 기둥(523)을 선회하므로 유체의 속도가 감소될 수 있으며, 이에 따라 약물이 저장되는 저장소로부터 전극 배열체를 통하여 대상체로 유체가 전달될 때 유체의 흐름(F)의 제어가 가능하다.
도 14는 일 실시예에 따른 연결부를 제조하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 도 14(a)는 기판 준비 공정으로, 캐리어 웨이퍼(carrier wafer, 621) 상에 희생층(sacrificial layer, 622)을 형성하고 그 위에 패럴린(623)을 증착한다.
도 14(b)는 유체 채널 패터닝 공정으로, 증착된 패럴린(623) 위에 감광액(photoresist, 624)의 패터닝을 수행한다.
도 14(c)는 베이스 기판 공정으로, 감광액(624)을 둘러싸도록 감광액(624) 위에 패럴린(623)을 증착한다.
도 14(d)는 전도 라인 패터닝 공정으로, 감광액(624)이 증착된 위치의 증착된 패럴린(623) 위에 전도성 물질인 금속(625)을 패터닝한다.
도 14(e)는 전극의 능동 영역 공정으로, 유체 채널의 입구와 출구를 형성하는 공정으로서, 캐리어 웨이퍼(621)의 양 단 위의 위치에 증착된 패럴린(623)을 제거(E)하고, 금속(625)의 주위로 증착된 패럴린(623) 위에 감광액(624)을 도포한다.
도 14(f)는 유체 채널 형성 공정으로, 캐리어 웨이퍼(621)와 패럴린(623) 사이의 희생층(622)을 모두 제거한다.
도 14(g)는 지지 구조 공정으로, 캐리어 웨이퍼(621)를 제거하고 폴리이미드 케이블(626)을 증착된 패럴린(623)의 하부에 부착한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (11)

  1. 내부에 유체가 저장되는 저장소;
    대상체로 상기 유체를 전달하거나, 상기 대상체로부터 생체 신호를 획득하거나, 상기 대상체로 자극을 제공하는 전극 배열체;
    상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 유체를 유동시키거나, 상기 전극 배열체로부터 획득된 생체 신호를 처리하거나, 상기 전극 배열체로 자극할 신호를 제공하는 전자 회로부; 및
    상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 연장되고 상기 전극 배열체와 상기 전자 회로부를 전기적으로 연결하는 도선이 설치된 케이블과, 상기 저장소와 상기 전극 배열체 사이에 유체가 유동하는 유체 채널과, 상기 유체 채널을 통해 유동하는 유체의 속도를 제어하도록 상기 유체 채널의 내부에 상호 이격되며 설치되는 복수 개의 기둥들을 포함하는 연결부;
    를 포함하고,
    상기 유체 채널을 통하여 유동하는 유체는 유동 방향을 기준으로 상기 복수 개의 기둥들에 의해 유동이 차단되고, 상기 복수 개의 기둥들에 의해 형성된 공간으로 선회하는 신경 전극 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 기둥들은 상기 유체 채널의 내부에서 복수 개의 열들로 배열되고, 제1열의 복수 개의 기둥들은 제1열에 인접한 제2열의 복수 개의 기둥들과 유체의 유동 방향을 기준으로 비-평행하게 배열되는 신경 전극 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 기둥들에 의해 형성된 공간의 단면의 형상은 아치형인 신경 전극 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 저장소와 상기 유체 채널 사이에 설치되고, 상기 저장소로부터 상기 유체 채널로 공급되는 유체의 양을 조절하는 밸브를 더 포함하는 신경 전극 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저장소가 상기 대상체의 외부 또는 내부에 배치되고 상기 전극 배열체가 상기 대상체의 내부로 삽입되어 신경 조직과 접촉할 때, 상기 연결부가 상기 대상체의 외부로부터 상기 대상체의 내부로 구부러지도록 상기 연결부는 유연성 있는 고분자 재질로 형성되는 신경 전극 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극 배열체는,
    상기 유체 채널이 위로 지나가는 기판;
    상기 기판에 설치되고 상기 대상체로 삽입되는 복수 개의 탐침들; 및
    상기 기판에 형성되고 상기 유체 채널에 연결되어 상기 유체 채널과 유체 소통하는 유체 배출구를 포함하는 신경 전극 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체 배출구는, 상기 복수 개의 탐침들 중 적어도 하나 이상의 탐침의 내부에 형성된 신경 전극 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 유체 배출구는, 상기 기판으로부터 상기 대상체로 연장되고 튜브 형상을 구비하는 신경 전극 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수 개의 탐침들은 상기 케이블이 연장하는 방향에 수직 방향으로 상기 기판에 배치되는 신경 전극 장치.
  11. 내부에 유체가 저장되는 저장소;
    상기 저장소로부터 길이 방향으로 연장되고 유연성 있는 재질로 형성되어 다 방향으로 구부러지는 케이블과, 상기 케이블의 내부에 형성되고 상기 유체가 유동하는 유체 채널과, 상기 유체 채널을 통해 유동하는 유체의 속도를 제어하도록 상기 유체 채널의 내부에 상호 이격되며 설치되는 복수 개의 기둥들을 포함하는 연결부;
    상기 유체 채널의 말 단에 설치되고 상기 유체 채널이 위로 지나가는 기판과, 상기 연결부가 연장하는 방향에 수직 방향으로 상기 기판에 배치되는 복수 개의 탐침과, 상기 유체 채널에 연결되어 대상체로 유체를 전달하는 유체 배출구를 포함하는 전극 배열체; 및
    상기 저장소로부터 상기 전극 배열체로 유체를 유동시키거나, 상기 전극 배열체로부터 획득된 생체 신호를 처리하거나, 상기 전극 배열체로 자극할 신호를 제공하는 전자 회로부;
    를 포함하고,
    상기 유체 채널을 통하여 유동하는 유체는 유동 방향을 기준으로 상기 복수 개의 기둥들에 의해 유동이 차단되고, 상기 복수 개의 기둥들에 의해 형성된 공간으로 선회하는 신경 전극 장치.
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