말초신경 신호 획득을 위한 다수의 탐침을 가지는 3차원 구조의 신경전극의 개발

Abstract

여러 생체 정보들은 전기적 신호로 신경과 근육으로 전달된다. 따라서 신경신호 측정은여러 연구가 이루어졌다. 말초신경의 신경신호 측정은 좀 더 세분화된 신경신호를 측정할수 있지만 말초신경 크기의 제약에 의해 공간적인 신경신호 측정에 어려움이 있다.본 논문은 Rat의 좌골신경 단면에 삽입될 수 있는 수직 형태의 3차원 삽입체 배열로 이루어진 신경전극을 연구하였다. Rat의 좌골신경에 삽입이 가능한 크기로 신경전극을 제작하기 위해 MEMS 기술을 적용하여 제작하였으며, 2차원 형태로 제작된 신경전극을 수직 형태로 변형하기 위하여 리소그래피 공정이 가능하면서 금속 증착이 가능한 유연한 폴리머인SU-8 포토레지스트로 이루어진 경첩 부분을 설계하였다. 유연한 폴리머로만 이루어진 경첩을 구현하기 위해서 등방성 건식 식각인 제논 에칭을 적용하였으며, 신경전극을 웨이퍼로부터 분리해 내기 위해 DRIE 건식 식각 과정을 거쳤다. 신경신호를 측정하기 위한 금 재질의전극은 lift-off 기법을 사용해 패터닝 되었으며 8개의 삽입체에 총 16개의 전극을 패터닝하였다. 공정이 완료된 신경전극은 2개의 지지체와 수직 방향으로 힘을 줄 수 있는 jig를 통하여 3차원으로 변형되었다. 변형된 신경전극은 생체신호 측정 가능성을 검증하기 위하여 3전극법을 이용한 포텐시오스텟을 통해 임피던스 특성을 측정하였다. 또한 Rat의 좌골신경에 삽입을 위해 buckling force 계산을 통하여 설계된 삽입체들을 2% agarose gel의 좌골신경 모델을 이용하여 검증하였고 실제 Rat 좌골신경에 삽입하여 신경신호를 획득 하였다.본 연구는 MEMS 공정을 통해 제작된 유연한 폴리머 경첩 구조를 가지는 신경전극의기계적인 힘을 통한 3차원 변형 가능성을 확인하였고 다수의 수직형태 삽입체를 Rat의 말초신경에 삽입하여 신경신호를 획득할 수 있는 가능성을 확인하였다.