KR101749511B1

KR101749511B1 - Multi-channel microelectrode for eeg signal measurement

Info

Publication number: KR101749511B1
Application number: KR1020160041683A
Authority: KR
Inventors: 성호근; 김신근; 이희관; 최지현; 김수학
Original assignee: (재)한국나노기술원
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2036-04-05
Also published as: WO2017175957A1

Abstract

박막형 유연 기재; 상기 박막형 유연 기재 상에 형성된 전도성 물질, 접지전극, 기록전극 및 상호접속패드; 제1 커넥터 또는 제1 무선 통신 모듈; 및 제1 PCB 기판을 포함하며, 상기 접지전극과 상기 기록전극은 상기 전도성 물질을 통해 상기 상호접속패드에 연결되고, 상기 상호접속패드는 상기 제1 PCB 기판의 일면에 고정되어 상기 제1 커넥터 또는 제1 무선 통신 모듈과 연결되는, EEG 측정용 다채널 미세전극이 제공된다.
본 발명에 따르면, 마이크로미터 수준 두께의 박막형 유연 기재로 만들어진 미세 전극을 탈착의 염려없이 커넥터에 연결할 수 있어, 피검체의 움직임에 구애받지 않고 안정적으로 EEG를 측정할 수 있다.Thin film flexible substrates; A conductive material formed on the thin flexible substrate, a ground electrode, a recording electrode, and an interconnect pad; A first connector or a first wireless communication module; And a first PCB substrate, wherein the ground electrode and the recording electrode are connected to the interconnect pad via the conductive material, and the interconnect pad is fixed to one surface of the first PCB substrate, A multi-channel microelectrode for EEG measurement, which is connected to the first wireless communication module, is provided.
According to the present invention, it is possible to connect a microelectrode made of a thin film type flexible substrate having a micrometer-level thickness to a connector without fear of desorption, so that EEG can be stably measured regardless of the motion of the test object.

Description

[0001] MULTI-CHANNEL MICROELECTRODE FOR EEG SIGNAL MEASUREMENT [0002]

본 발명은 뇌파전위기록(Electroencephalography; EEG) 측정용 다채널 미세전극에 관한 것이다. 보다 상세하게는, PCB 기판을 활용하여 커넥터를 연결한 EEG 측정용 다채널 미세전극에 관한 것이다.
The present invention relates to a multi-channel microelectrode for measuring electroencephalography (EEG). More particularly, the present invention relates to a multi-channel microelectrode for measuring an EEG in which a connector is connected using a PCB substrate.

뇌파(Electroencephalography; EEG)란 두뇌의 활동을 시공간적(spatio-temporal)으로 파악하는 대표적인 생체 신호로서, 임상 및 뇌 기능 연구에 폭넓게 이용되어 왔다. 뇌파 측정에는 사용자의 두피에 전극을 붙여 뇌의 활동에 따라 발생되는 전류를 측정하는 방식이 사용된다.Electroencephalography (EEG) is a representative biomedical signal that grasps brain activity spatio-temporally, and has been extensively used for clinical and brain function studies. Electroencephalogram (EEG) is measured by applying an electrode to the user's scalp and measuring the current generated by the activity of the brain.

보통 EEG 전극으로 뇌파를 측정하기 위해서는 두개골에 구멍을 뚫어 전극을 이식하는 작업이 수반되었으나, 특허문헌 1에서는 폴리이미드 기반 미세전극을 이용하여 침습적이지 않은 방법으로 자유롭게 움직이는 실험용 동물에서 가능한한 많은 부위로부터 동시에 EEG를 기록하는 방법을 제시하고 있다.
In order to measure the EEG using a normal EEG electrode, a hole is formed in the skull to implant the electrode. However, in Patent Document 1, a polyimide-based microelectrode is used to measure as many parts as possible from a laboratory animal moving freely in a noninvasive manner At the same time, a method of recording EEG is suggested.

그러나, 특허문헌 1에 따른 미세전극은 마이크로미터 수준으로 상당히 얇아서 전극을 별도의 신호획득장치에 연결하기 위한 커넥터에 부착하기가 쉽지 않고, 전도성 풀, 이방성 전도성 필름, 솔더 물질(가령, Solder paste, Solder preform, Solder flux 등) 또는 공융 금속(가령, AuSn, NiSn, AgSn, AuIn, AgIn 등)으로 커넥터를 전극과 연결하더라도 폴리이미드 기재와의 부착력이 낮아 커넥터가 쉽게 탈착되는 문제가 있었다.
However, since the microelectrode according to Patent Document 1 is extremely thin at a micrometer level, it is not easy to attach the electrode to a connector for connecting to a separate signal acquiring device, and the conductive paste, the anisotropic conductive film, the solder material (e.g., Even if a connector is connected to an electrode with a solder preform, a solder flux, or a eutectic metal (such as AuSn, NiSn, AgSn, AuIn, or AgIn), the connector is easily detached due to low adhesion to the polyimide substrate.

따라서, 동물에 적용되는 박막형태의 미세전극과 커넥터와의 부착력을 개선하여 피검체가 움직이는 경우 또는 결합된 커넥터를 분리하는 경우 박막형태의 미세전극과 커넥터가 탈착되는 염려 없이 안정적으로 EEG를 측정할 수 있도록 미세전극의 구조를 설계하는 것이 요청된다. 또한 피검체의 움직임을 방해하는 유선의 시그널 라인을 제거할 수 있는 무선 통신 모듈을 도입하는 방안이 요청된다.
Therefore, when the subject moves or the connector is detached, it is possible to stably measure the EEG without detaching the thin-film-like microelectrode and the connector, by improving the adhesive force between the thin-film type microelectrode applied to the animal and the connector It is required to design the structure of the microelectrode. There is also a need to introduce a wireless communication module capable of removing a signal line of a wired line that interferes with the movement of a subject.

한국 등록특허 제10-1007558호Korean Patent No. 10-1007558

본 발명의 일 측면은 피검체가 움직이는 경우 또는 결합된 커넥터를 분리하는 경우 박막형태의 미세전극과 커넥터가 탈착되는 염려 없이 안정적으로 EEG를 측정할 수 있는 박막형태의 EEG 측정용 다채널 미세전극을 제시하고자 한다. 또한 피검체의 움직임을 방해하는 유선의 시그널 라인을 제거할 수 있는 무선 통신 모듈을 도입한 미세전극을 제시하고자 한다.
One aspect of the present invention relates to a thin film type EEG measurement multi-channel microelectrode capable of stably measuring EEG without detaching a thin-film type microelectrode and a connector when a subject moves or a connector is detached I want to present it. The present invention also provides a microelectrode incorporating a wireless communication module capable of removing a signal line of a wired line that hinders movement of a subject.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 박막형 유연 기재; 상기 박막형 유연 기재 상에 형성된 전도성 물질, 접지전극, 기록전극 및 상호접속패드; 제1 커넥터 또는 제1 무선 통신 모듈; 및 제1 PCB 기판을 포함하며, 상기 접지전극과 상기 기록전극은 상기 전도성 물질을 통해 상기 상호접속패드에 연결되고, 상기 상호접속패드는 상기 제1 PCB 기판의 일면에 고정되어 상기 제1 커넥터 또는 제1 무선 통신 모듈과 연결되는, EEG 측정용 다채널 미세전극을 제공한다.
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is a thin film type flexible substrate, A conductive material formed on the thin flexible substrate, a ground electrode, a recording electrode, and an interconnect pad; A first connector or a first wireless communication module; And a first PCB substrate, wherein the ground electrode and the recording electrode are connected to the interconnect pad via the conductive material, and the interconnect pad is fixed to one surface of the first PCB substrate, Channel microelectrode for EEG measurement, which is connected to the first wireless communication module.

본 발명의 다른 측면은, 상기 미세전극의 단위체가 복수 개 연결되어 각각의 미세전극 단위체가 분리 가능하도록 구성된, EEG 측정용 다채널 미세전극 세트를 제공한다.
Another aspect of the present invention provides a multi-channel microelectrode set for EEG measurement, wherein a plurality of unit bodies of the microelectrodes are connected to each of the microelectrode unit bodies to be detachable.

본 발명에 의하면, 마이크로미터 수준 두께의 박막형 유연 기재로 만들어진 미세 전극이 탈착의 염려 없이 커넥터에 연결될 수 있어, 피검체의 움직임에 구애되지 않고 안정적으로 EEG를 측정할 수 있고, 측정을 하지 않은 경우에는 피검체로부터 미세전극을 쉽게 분리 가능하여 사용에 편이성을 제공한다.
According to the present invention, a microelectrode made of a thin film type flexible substrate having a micrometer-level thickness can be connected to a connector without fear of detachment, so that EEG can be stably measured regardless of the movement of the test object. It is possible to easily separate the microelectrode from the object to be tested, thereby providing ease of use.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 하부기판 상에 미세전극과 커넥터가 연결된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 하부기판 상에 미세전극을 올리고 그 위에 커넥터를 부착하는 작업도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 두 개의 PCB 기판 사이에 미세전극을 삽입하고, 상부에 커넥터가 연결된 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 두 개의 PCB 기판 사이에 미세전극을 위치시키고, 상부에 커넥터를 부착하는 작업도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 미세전극 상의 커넥터와 리드프레임(Lead Fram)을 결합시키는 개념도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른, 하나의 PCB 기판 상에 미세전극과 커넥터가 연결된 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 하나의 PCB 기판 상에 미세전극을 위치시키고, 상부에 커넥터를 부착하는 작업도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 미세전극에서 접지전극과 기록전극이 위치하는 유연 기재의 양면에 보호 기재를 구비하고 미세전극을 세트로 구성한 그림이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른, 미세전극에서 접지전극과 기록전극이 위치하는 유연 기재를 보호 기재에 점착하고 미세전극을 세트로 구성한 그림이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 커넥터가 부착된 미세전극들(a, b, c, d, e)의 제품 사진이며, (c)는 전극 부위의 양면에 보호 기재를 구비한 것이고, (d)는 보호 기재의 일면에 전극 부위가 점착된 형태로 패키지화된 것이다.
도 11은 본 발명이 일 실시예에 따라 제조된 미세전극을 마우스의 두개골 위에 올려놓고 EEG를 측정하는 사진이다.FIG. 1 is a view illustrating a structure in which a microelectrode and a connector are connected to a lower substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating an operation of placing a microelectrode on a lower substrate and attaching a connector thereon according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a view illustrating a structure in which a microelectrode is inserted between two PCB boards and a connector is connected to an upper portion thereof, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an operation diagram of placing a microelectrode between two PCB boards and attaching a connector to an upper portion thereof according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 5 is a conceptual view of coupling a lead frame and a connector on a fine electrode according to an embodiment of the present invention. FIG.
6 is a view illustrating a structure in which a microelectrode and a connector are connected to one PCB substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an operation diagram of placing a microelectrode on one PCB substrate and attaching a connector to an upper portion according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a set of microelectrodes having a protective substrate on both sides of a flexible substrate on which a ground electrode and a recording electrode are located, in a microelectrode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a configuration in which a flexible substrate on which a ground electrode and a recording electrode are located is adhered to a protective substrate and a fine electrode is formed in a set of fine electrodes according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a photograph of a product of the microelectrodes a, b, c, d, and e with connectors manufactured according to an embodiment of the present invention, (D) is packaged in such a form that an electrode portion is adhered to one surface of a protective substrate.
FIG. 11 is a photograph showing the EEG measurement in which the microelectrode prepared according to an embodiment of the present invention is placed on the skull of a mouse.

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 invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

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 referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is 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 this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성 요소도 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
Furthermore, terms including ordinals such as first, second, etc. used in this specification can be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 발명은 박막형 유연 기재 상에 형성된 전극을 통하여 피검체의 EEG를 측정함에 있어서, 전극을 신호획득장치에 연결하는 기능을 수행하는 커넥터와 전극이 형성된 박막형 유연 기재와의 약한 부착력에 따른 문제점을 해소하고, 무선 통신 모듈을 이용하여 생체신호를 전달하는 새로운 형태의 미세전극 구조를 제안하고자 한다.
The present invention solves the problem of weak adhesion between a connector performing a function of connecting an electrode to a signal acquisition device and a thin film flexible substrate formed with an electrode in measuring EEG of a test object through an electrode formed on a thin flexible substrate And to propose a new type of microelectrode structure that transmits a biological signal using a wireless communication module.

본 발명에서 제안하는 EEG 측정용 다채널 미세전극은, 박막형 유연 기재; 상기 박막형 유연 기재 상에 형성된 전도성 물질, 접지전극, 기록전극 및 상호접속패드; 제1 커넥터 또는 제1 무선 통신 모듈; 및 제1 PCB 기판을 포함하며, 상기 접지전극과 상기 기록전극은 상기 전도성 물질을 통해 상기 상호접속패드에 연결되고, 상기 상호접속패드는 상기 제1 PCB 기판의 일면에 고정되어 상기 제1 커넥터 또는 제1 무선 통신 모듈과 연결되는 구조일 수 있다.
The multi-channel microelectrode for EEG measurement proposed in the present invention is a thin film type flexible substrate; A conductive material formed on the thin flexible substrate, a ground electrode, a recording electrode, and an interconnect pad; A first connector or a first wireless communication module; And a first PCB substrate, wherein the ground electrode and the recording electrode are connected to the interconnect pad via the conductive material, and the interconnect pad is fixed to one surface of the first PCB substrate, And may be connected to the first wireless communication module.

본 발명의 미세전극은 사람을 비롯한 동물의 뇌파를 측정하기 위한 것으로서, 박막형 유연 기재에 전극이 형성되어 있다. 상기 유연 기재는 생물적합성 소재가 바람직하며, 대표적으로 PMMA(Polymethylmethacrylate), PDMS(polydimethylsiloxane),PS(polystyrene), PC(polycarbonate), COC(cyclic olefin copolymer), PI(polyimide), 및 PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene-naphthalate)으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유연 기재는 단단한 실리콘에 비하여 탄성이 있고, 전극과 조직 간의 역학적 특성에 있어서의 부적합을 줄여주어 조직 손상을 줄여준다. 또한, 상기 유연 기재의 두께는 1~1000㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The microelectrode of the present invention is for measuring brain waves of an animal including a human being, and electrodes are formed on the thin flexible substrate. The flexible substrate is preferably a biocompatible material such as polymethylmethacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), cyclic olefin copolymer (COC), polyimide (PI), and polyethylene terephthalate ), Polyethylene-naphthalate (PEN), but is not limited thereto. The flexible substrate is more resilient than rigid silicon and reduces non-conformity in the mechanical properties between electrode and tissue, thereby reducing tissue damage. The thickness of the flexible substrate may be 1 to 1000 탆, but is not limited thereto.

상기 유연 기재(111) 상에는 전도성 물질(112), 접지전극(113), 기록전극(114) 및 상호접속패드(115)가 형성된다. 상기 전도성 물질은 전극으로부터 뇌파 신호를 전달하는 연결선, 전극의 접촉점, 상호접속패드를 구성하는 재료로 사용될 수 있다. 상기 전도성 물질로는 Pt, Ag, AgCl, Au, AuCl, Ir 등을 들 수 있다. 이들 전도성 물질을 이용하여 상기 유연 기재 상에 스퍼터링, 전자빔 증발법(e-beam evaporation), 열증착법(Thermal evaporation) 과 같은 증착 방법에 의하여 연결선, 전극의 접촉점, 및 상호접속패드를 형성한다. A conductive material 112, a ground electrode 113, a recording electrode 114, and an interconnect pad 115 are formed on the flexible substrate 111. The conductive material may be used as a material for forming a connection line for transmitting an EEG signal from the electrode, a contact point of the electrode, and an interconnect pad. Examples of the conductive material include Pt, Ag, AgCl, Au, AuCl, and Ir. Using these conductive materials, a connection line, an electrode contact point, and an interconnect pad are formed on the flexible substrate by a deposition method such as sputtering, e-beam evaporation, or thermal evaporation.

가령, 유연 기재 상에 전도성 물질을 패턴화하고 나서, 생물접합성 소재 물질을 패턴화된 전도성 물질 위에 코팅, 접착한다. 그리고 나서, 광리소그라피 공정을 통하여 패턴을 형성한 후 선택적인 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching, RIE), 케미컬 에칭 공정을 통하여 상기 전극의 접촉점 및 상호접속패드가 노출되도록 한다. 노출 전극의 접촉점, 상호접속패드 면적을 키우거나 전극의 접촉점 수, 상호접속패드의 수를 늘리기 위해 상기의 공정을 반복해서 진행한다.
For example, a conductive material is patterned on a flexible substrate and then the biocompatible material is coated and adhered onto the patterned conductive material. Then, a pattern is formed through a photolithography process, followed by selective reactive ion etching (RIE) and chemical etching to expose the contact points of the electrodes and the interconnect pads. The above process is repeated to increase the contact points of the exposed electrodes, the area of the interconnect pad, the number of contact points of the electrode, and the number of interconnect pads.

이와 같이 제작한 것으로, 상기 전도성 물질(112), 접지전극(113), 기록전극(114) 및 상호접속패드(115)를 포함하는 박막형 유연 기재(111)의 두께는 1~1000㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 접지전극(113)과 상기 기록전극(114)은 상기 전도성 물질(112)을 통해 상기 상호접속패드(115)에 연결된다.
The thickness of the thin flexible substrate 111 including the conductive material 112, the ground electrode 113, the recording electrode 114, and the interconnecting pad 115 may be 1 to 1000 μm, , But is not limited thereto. The ground electrode 113 and the recording electrode 114 are connected to the interconnection pad 115 through the conductive material 112.

상기 접지전극은 기준전극(reference electrode)으로서 중심선의 양쪽에 각각 1개씩 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The ground electrode may be formed as a reference electrode on both sides of the center line, but is not limited thereto.

상기 기록전극(working electrode)은 접촉점과 연결선을 포함할 수 있으며, 상기 접촉점의 면적은 0.1~100㎟일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 기록전극은 복수 개이며, 중심선으로부터 양쪽으로 각각 나란하게 뻗은 복수 개의 상기 유연 기재를 따라 일렬로 배열될 수 있다.
The working electrode may include a contact point and a connecting line, and the area of the contact point may be 0.1 to 100 mm < 2 > The plurality of recording electrodes may be arranged in a line along a plurality of the flexible substrates extending in parallel from both sides of the center line.

상기 기록전극들의 위치를 결정함에 있어서, 인간 EEG를 위한 전극의 경우 보통 어메리칸 EEG 소사이어티 (American EEG Society) 에 의하여 권장되는 10-20 또는 10-10 시스템에 따라 위치할 수 있다. 예를 들어, 두피 상의 Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, F7, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1, O2와 같은 표준 측정 위치에서의 뇌파 정보를 측정할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
In determining the location of the recording electrodes, electrodes for the human EEG may be positioned according to the 10-20 or 10-10 system recommended by the American EEG Society. For example, in standard measurement positions such as Fp1, Fp2, F3, Fz, F4, F7, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, EEG information can be measured, but is not limited thereto.

상술한 바와 같이, 상기 전도성 물질, 접지전극, 기록전극 및 상호접속패드를 포함하는 박막형 유연 기재로 이루어지는 미세전극(이하, 간략히 “박막형 미세전극”라 함)은 전극에서 수신된 뇌파 신호를 별도의 신호획득장치로 연결하기 위해서 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈이 필요하다.
As described above, the microelectrode (hereinafter referred to simply as " thin film type microelectrode ") composed of the thin film flexible substrate including the conductive material, the ground electrode, the recording electrode and the interconnection pad, A wired communication module or a wireless communication module is required to connect to the signal acquisition device.

상기 유선 통신 모듈의 대표적인 예로 커넥터를 들 수 있다.
A typical example of the wired communication module is a connector.

또한, 상기 무선 통신 모듈의 예로는 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 기타 통신 수단 등을 포함할 수 있다.
Examples of the wireless communication module may include an Internet module, a short distance communication module, and other communication means.

인터넷 모듈은 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 상기 박막형 미세전극에 연결되거나, 상기 신호획득장치에 내장되거나 외장될 수 있다. 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. The Internet module refers to a module for connecting to the Internet and may be connected to the thin film type microelectrode, or may be built in or enclosed in the signal acquisition device. WLAN (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) and the like can be used as Internet technologies.

근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
The short-range communication module is a module for short-range communication. Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and the like can be used as a short range communication technology.

상기 유선 통신 모듈(예를 들어, 커넥터) 또는 상기 무선 통신 모듈은 전원부를 포함하여 일체형으로 구성될 수 있다.
The wired communication module (for example, a connector) or the wireless communication module may be integrally configured including a power supply unit.

상술한 유선 통신 모듈(예를 들어, 커넥터)에 관한 내용은 후술하는 제1 커넥터 및 제2 커넥터에 관하여 공통적으로 적용될 수 있으며, 상술한 무선 통신 모듈에 관한 내용은 후술하는 제1 무선 통신 모듈 및 제2 무선 통신 모듈에 관하여 공통적으로 적용될 수 있다.
The contents of the above-described wired communication module (for example, a connector) can be commonly applied to the first connector and the second connector, which will be described later. And can be commonly applied to the second wireless communication module.

커넥터를 통하여 접지전극과 기록전극을 신호획득장치에 전기적으로 연결시키는 첫 번째 방법으로는 지지체가 되는 하부기판 위에 박막형 미세전극을 고정시키고 상기 박막형 미세전극의 상호접속패드와 커넥터가 연결되도록 접착시킨다. 이때, 전도성 풀(silver paste) 또는 이방성 전도성 필름(anisotropic conductive film, ACF), 솔더 물질(가령, Solder paste, Solder preform, Solder flux 등) 또는 공융 금속(가령, AuSn, NiSn, AgSn, AuIn, AgIn 등)을 사용한다. 이와 같이 제작된 커넥터가 결합된 미세전극의 구성도는 도 1을 통해, 그 사진은 도 10(a)를 확인할 수 있다, 이는 도 2에 도시한 바와 같이, 하부기판(310) 상에 박막형 미세전극(110)의 상호접속패드(115)가 위치하도록 올리고 그 위에 커넥터(210)를 부착하여 제작한다. 이 경우에는 필름 형태의 유연 기재의 특성상 커넥터와의 부착력이 약하다는 문제점이 있다. 정적인 상태에서도 부착력이 약하지만, EEG 측정 도중에 피검체가 움직이는 상황이 발생하거나 피검체로부터 커넥터를 떼어낼 경우 커넥터가 박막형 미세전극으로부터 분리되는 문제가 발생할 수도 있다.
The first method of electrically connecting the ground electrode and the recording electrode to the signal acquisition device through the connector is to fix the thin film type microelectrode on the lower substrate as a support and to bond the interconnecting pads of the thin film type microelectrode and the connector to be connected. At this time, a conductive paste such as a silver paste or an anisotropic conductive film (ACF), a solder material (e.g., a solder paste, a solder preform, a solder flux or the like) or a eutectic metal (such as AuSn, NiSn, AgSn, AuIn, AgIn Etc.). The structure of the microelectrode to which the connector thus manufactured is coupled is shown in FIG. 1, which is shown in FIG. 10 (a). This is because, as shown in FIG. 2, The electrodes 110 are raised so that the interconnection pads 115 are located thereon, and the connectors 210 are attached to the electrodes. In this case, there is a problem that the adhesive force with the connector is weak due to the nature of the flexible substrate in film form. There is a problem that the connector is detached from the thin-film type microelectrode when the subject moves during the EEG measurement or when the connector is detached from the subject.

두 번째 방법으로는, 위의 문제점을 보완하기 위하여 일반적인 기판 대신에 전기적 연결선이 패터닝된 회로기판(또는 PCB 기판)을 이용한다. 두 개의 PCB 기판(410, 420) 사이에 박막형 미세전극(120)의 상호접속패드를 위치시키고, 상부에 커넥터(220) 또는 무선 통신 모듈을 연결할 수 있다. 이와 같이 제작된 미세전극의 구성도는 도 3을 통해, 그 사진은 도 10(b)를 통해 확인할 수 있다. 작업과정은 도 4에 도시한 바와 같이, 상부와 하부의 PCB 기판 사이에 미세전극의 상호접속패드가 위치하도록 하고 상부의 PCB 기판 상에 커넥터 또는 무선 통신 모듈을 부착하여 제작한다. 이 경우, 커넥터 또는 무선 통신 모듈은 상부 PCB 기판과 하부 PCB 기판 중 일방에 부착하거나 상부 PCB 기판 및 하부 PCB 기판 쌍방에 부착할 수도 있다.
As a second method, a circuit board (or a PCB substrate) on which an electrical connection line is patterned is used instead of a general substrate in order to overcome the above problem. The interconnection pads of the thin film type microelectrode 120 may be positioned between the two PCB boards 410 and 420 and the connector 220 or the wireless communication module may be connected to the upper side. FIG. 3 is a structural view of the microelectrode fabricated in this manner, and its photograph is shown in FIG. 10 (b). As shown in FIG. 4, the process is performed by placing interconnecting pads of fine electrodes between upper and lower PCB boards and attaching a connector or a wireless communication module on the upper PCB board. In this case, the connector or the wireless communication module may be attached to one of the upper PCB substrate and the lower PCB substrate, or may be attached to both the upper PCB substrate and the lower PCB substrate.

즉, 상호접속패드는 제1 PCB 기판(410)의 일면에 고정되어 제1 커넥터(220)(또는 제1 무선 통신 모듈)와 연결된다. 상기 제1 커넥터(220)(또는 제1 무선 통신 모듈)는 제2 PCB 기판(420)의 일면에 고정되고, 상기 제2 PCB 기판(420)의 타면이 상기 제1 PCB 기판(410) 및 상기 상호접속패드에 접촉하도록 할 수 있다. 상기 제1 PCB(410) 기판과 상기 제2 PCB 기판(420)은 양면에 회로가 인쇄된 형태일 수 있다. 또한, 제1 PCB 기판(410)과 상기 제2 PCB 기판(420) 중 일방에 제1 커넥터(220)(또는 제1 무선 통신 모듈)가 부착되거나, 제1 PCB 기판(410)에 제1 커넥터(220)(또는 제1 무선 통신 모듈)가 부착되고 제2 PCB 기판(420)에 제2 커넥터(또는 제2 무선 통신 모듈)가 부착될 수 있다. (제2 커넥터(또는 제2 무선 통신 모듈) 미도시함)That is, the interconnection pad is fixed to one surface of the first PCB substrate 410 and connected to the first connector 220 (or the first wireless communication module). The first connector 220 (or the first wireless communication module) is fixed to one surface of the second PCB substrate 420 and the other surface of the second PCB substrate 420 is connected to the first PCB substrate 410, To contact the interconnecting pads. The first PCB 410 and the second PCB 420 may be printed on both sides of the PCB. The first connector 220 (or the first wireless communication module) may be attached to one of the first PCB substrate 410 and the second PCB substrate 420, A second connector (or a second wireless communication module) may be attached to the second PCB substrate 420. The second connector (or the second wireless communication module) (The second connector (or the second wireless communication module) is not shown)

이 경우에는 PCB 기판이 두 개가 소요되므로 무게 및 부피감이 다소 클 수 있다.
In this case, it takes two PCB boards, so the weight and volume may be somewhat large.

세 번째 방법으로는, 좀더 경박, 단소하게 미세전극을 구할 수 있다. 두 번째 방법에서는 PCB 기판을 두 개 사용하였다면, PCB 기판을 하나 사용함으로써 무게 및 부피감을 줄일 수 있다. PCB 기판 상에 박막형 미세전극의 상호접속패드를 위치시키고 상기 박막형 미세전극의 상호접속패드와 커넥터(또는 무선 통신 모듈)가 연결되도록 접합시킨다. 이때, 커넥터(또는 무선 통신 모듈)는 상기 상호접속패드와 상기 PCB 기판의 회로에 동시에 연결되도록 한다. 가령, 커넥터(또는 무선 통신 모듈)는 상기 상호접속패드와 상기 PCB 기판의 회로에 동시에 접촉하도록 구성할 수 있다. 이와 같이 제작된 미세전극의 구성도는 도 6을 통해, 그 사진은 도 10(d)를 통해 확인할 수 있다. 이는, 도 7에 도시한 바와 같이, PCB 기판(430) 상에 박막형 미세전극(130)의 상호접속패드가 위치하도록 올리고 그 위에 커넥터(230)(또는 무선 통신 모듈)를 부착하여 제작할 수 있다. 또는 PCB 기판(430)의 하부에 추가적인 커넥터를 부착할 수도 있다.As a third method, a thinner, thinner electrode can be obtained. In the second method, if two PCB boards are used, the weight and volume can be reduced by using one PCB board. The interconnection pads of the thin film type microelectrode are placed on the PCB substrate and the interconnection pads of the thin film type microelectrode and the connector (or the wireless communication module) are connected to each other. At this time, the connector (or the wireless communication module) is simultaneously connected to the interconnect pad and the circuit of the PCB substrate. For example, the connector (or wireless communication module) may be configured to simultaneously contact the interconnect pad and the circuitry of the PCB substrate. FIG. 6 shows the structure of the microelectrode fabricated in this manner, and the photograph can be seen in FIG. 10 (d). 7, a connector 230 (or a wireless communication module) may be mounted on the PCB substrate 430 so that the interconnection pads of the thin film type microelectrode 130 are positioned thereon. Or an additional connector may be attached to the bottom of the PCB substrate 430. [

즉, 상호접속패드는 제1 PCB 기판(430)의 일면에 고정되어 제1 커넥터(230)(또는 제1 무선 통신 모듈)와 연결된다. 상기 제1 커넥터(230)(또는 제1 무선 통신 모듈)는 상기 제1 PCB 기판(430) 및 상기 상호접속패드와 접촉하여 상기 제1 PCB 기판(430) 및 상기 상호접속패드의 상부에 위치하게 된다. 또는 상기 제1 PCB 기판(430)의 타면에 제2 커넥터(또는 제2 무선 통신 모듈)가 부착 또는 고정될 수도 있다. (제2 커넥터(또는 제2 무선 통신 모듈) 미도시함)That is, the interconnection pad is fixed to one surface of the first PCB substrate 430 and connected to the first connector 230 (or the first wireless communication module). The first connector 230 (or the first wireless communication module) is disposed above the first PCB substrate 430 and the interconnection pad in contact with the first PCB substrate 430 and the interconnection pad do. Alternatively, the second connector (or the second wireless communication module) may be attached or fixed to the other surface of the first PCB substrate 430. (The second connector (or the second wireless communication module) is not shown)

이 경우 박막형 미세전극이 강하게 커넥터와 부착될 수 있으며, 경박, 단소한 구조로 EEG 측정시 피검체에 가해지는 부담을 줄일 수 있다.
In this case, the thin film type microelectrode can be strongly adhered to the connector, and the burden imposed on the subject in measuring the EEG can be reduced with a light and thin structure.

상술한 세 가지 방법에 의해 제작된 미세전극은 도 5에 도시한 바와 같이 커넥터 부분을 리드프레임(Lead Frame)(700)과 결합하여 사용할 수도 있다.
As shown in FIG. 5, the microelectrode fabricated by the above-described three methods may be used in combination with a lead frame 700 as a connector portion.

상술한 세 가지 방법에서 소개한 박막형 미세전극은 커넥터(또는 무선 통신 모듈)가 부착된 상호접속패드 부분과, 커넥터(또는 무선 통신 모듈)가 부착되지 않고 노출된 전극부, 즉 접지전극 및 기록전극이 위치하는 유연 기재 영역으로 나뉠 수 있다.
The thin film type microelectrode introduced in the above three methods has an interconnection pad portion to which a connector (or a wireless communication module) is attached, and an electrode portion to which the connector (or the wireless communication module) Can be divided into a flexible substrate region where the substrate is located.

박막형 미세전극을 이루는 유연 기재(111) 중에서 노출된 전극부, 즉 접지전극(113) 및 기록전극(114)이 위치하는 영역은 유연 기재의 일면 또는 양면에 보호 기재가 구비되며, 상기 보호 기재는 분리 제거 가능한 것일 수 있다. 상기 보호 기재로는 플라스틱류, 금속류, 유리류, 또는 펄프가 가미된 종이류의 재료로 이루어진 시트 또는 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
In the region where the exposed electrode portions, that is, the ground electrode 113 and the recording electrode 114, of the flexible substrate 111 constituting the thin film type microelectrode are located, the protective substrate is provided on one side or both sides of the flexible substrate, It may be separable and removable. The protective substrate may be a sheet or a substrate made of materials such as plastics, metals, glass, or paper in which pulp is added, but is not limited thereto.

도 8을 참조하면, 노출된 전극부의 상면 및 하면에 각각 보호 기재(510, 520)를 구비하고 있다. 이는 마이크로미터 수준의 두께를 가지는 전극부가 손상되는 것을 방지하고, 미세전극의 보관 및 휴대시 안정성을 제공한다. 상기 보호 기재는 투명, 반투명, 또는 불투명한 소재를 사용할 수 있다. 미세전극을 사용시에는 보호 기재를 떼어내고 EEG 측정을 위하여 전극부를 사용 가능하다. 상호접속패드부와 전극부 사이에 절단선(611)을 두어 보호 기재를 떼어내기 용이하도록 한다. 도 10(c)를 통해 노출된 전극부의 상면 및 하면에 각각 보호 기재가 구비된 박막형 미세전극을 사진으로 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 8, protective substrates 510 and 520 are provided on the upper and lower surfaces of the exposed electrode part, respectively. This prevents damage to the electrode portions having a micrometer-level thickness and provides stability during storage and transportation of the microelectrode. The protective substrate may be transparent, translucent, or opaque. When using a microelectrode, it is possible to remove the protective substrate and use an electrode part for EEG measurement. A cutting line 611 is provided between the interconnection pad portion and the electrode portion to facilitate removal of the protective substrate. 10 (c), the thin film type microelectrode having the protection substrate on the upper and lower surfaces of the exposed electrode portion can be confirmed by photograph.

본 발명에서는 미세전극의 단위체가 복수 개 연결되어 각각의 미세전극 단위체가 분리 가능하도록 구성된, EEG 측정용 다채널 미세전극 세트(set)를 제공하기도 한다.In the present invention, there is also provided a multi-channel microelectrode set for EEG measurement in which a plurality of unit electrodes of a microelectrode are connected and each microelectrode unit is separable.

커넥터와 보호 기재가 구비된 박막형 미세전극은 여러 개가 연결되어 세트로 패키지화된 형태로 제작될 수도 있다. 이때, 각각의 미세전극은 일회적으로 사용시마다 셋트에서 떼어내어 사용 가능하도록 각각의 미세전극 단위별로 추가적인 절단선(612)을 구비할 수 있다.
The thin film type microelectrode having the connector and the protective substrate may be manufactured by assembling a plurality of the microelectrodes in a set. At this time, each fine electrode may be provided with an additional cutting line 612 for each fine electrode unit so that the fine electrode can be removed from the set once in use.

보호 기재를 구비하는 다른 방법으로 도 9을 참조하면, 노출된 전극부의 일면에만 보호 기재(530)를 구비하고 있다. 이 경우, 전극부가 보호 기재(530) 상에 점착되어 있어, 사용시에는 간편하게 보호 기재(530)를 떼어내어 분리 가능하다.Referring to FIG. 9 with another method of providing a protective substrate, a protective substrate 530 is provided on only one side of the exposed electrode portion. In this case, the electrode portion is adhered to the protective substrate 530, and the protective substrate 530 can be easily detached and removed at the time of use.

역시 보호 기재 제거를 용이하게 할 수 있도록 상호접속패드부와 전극부 사이에 절단선(621)을 두고 있다. 또한, 패키지화된 박막형 미세전극으로부터 단위 미세전극을 떼어내어 사용할 수 있도록 추가적인 절단선(622)을 두고 있다. A cutting line 621 is provided between the interconnection pad portion and the electrode portion so as to facilitate removal of the protective substrate. Further, an additional cutting line 622 is provided so that the unit microelectrode can be removed from the packaged thin-film type microelectrode.

도 10(e)의 사진을 통해 노출된 전극부의 일면에만 보호 기재를 구비하고, 미세전극들을 세트로 패키지화한 형태를 확인할 수 있다.
10 (e), it can be seen that the protective electrode is provided on only one side of the exposed electrode portion, and the microelectrodes are packaged as a set.

본 발명에 따른 미세전극은 블루투스와 같은 무선 통신 모듈을 구비함으로써, 유선으로 뇌파 신호를 전달받을 필요 없이 간단히 휴대용 단말기를 비롯한 무선 전자기기에서도 신호를 획득할 수 있다.
Since the microelectrode according to the present invention includes a wireless communication module such as Bluetooth, it can acquire a signal even in a wireless electronic device including a portable terminal without having to receive an EEG signal through wire.

또한, 본 발명의 EEG 측정용 다채널 미세전극은 다수의 기록 전극을 구비하고 있고 이들 기록 전극들 사이의 거리 상의 차이로 인한 임피던스 차이가 발생하여, 측정에 있어서 오차가 발생할 수도 있다. 이러한 문제를 해결하고 균일한 임피던스를 적용하기 위하여 각각의 기록 전극들 사이의 거리 차에 따른 오차를 컴퓨터 프로그램화하여 실제 측정된 뇌파 신호정보에서 상쇄시키는 방법을 채택할 수도 있다.
In addition, the multi-channel microelectrode for EEG measurement of the present invention includes a plurality of recording electrodes, and impedance differences may occur due to differences in distance between the recording electrodes, thereby causing errors in measurement. In order to solve this problem and to apply a uniform impedance, it is possible to adopt a method of computerizing an error according to the difference in distance between the recording electrodes and offsetting the actually measured EEG signal information.

이와 같이 제작된 미세전극을 사용하여 마우스의 EEG를 측정하는 사진을 도 11을 통해 확인할 수 있다. 마우스의 두피를 수직 절개한 후 두개골 위에 본 발명의 미세전극을 직접 올려서 EEG를 측정할 수 있다.FIG. 11 shows a photograph of measuring the EEG of a mouse using the microelectrode thus fabricated. EEG can be measured by vertically dissecting the scalp of a mouse and directly raising the microelectrode of the present invention on the skull.

본 발명의 미세전극은 EEG 측정 도중 피검체가 움직여도 커넥터의 탈착 염려 없이 연속적으로 EEG의 측정이 가능하며, 측정하지 않는 경우에는 바로 전극을 제거가능하며, 휴대 및 보관이 간편하다는 특징이 있다.
The microelectrode of the present invention is characterized in that the EEG can be continuously measured without fear of detachment of the connector even if the subject moves during EEG measurement, and the electrode can be removed immediately when not measured, and it is easy to carry and store.

Claims

Thin film flexible substrates; A conductive material formed on the thin flexible substrate, a ground electrode, a recording electrode, and an interconnect pad; A first connector or a first wireless communication module; And a first PCB substrate,
Wherein the ground electrode and the recording electrode are connected to the interconnect pad through the conductive material,
Wherein the interconnection pad is positioned at both ends of the thin flexible flexible substrate and is fixed to one surface of the first PCB substrate through the flexible flexible substrate and electrically connected to the first PCB substrate and the first connector, 1 wireless communication module and is simultaneously in contact with the first connector or the first wireless communication module together with the circuit of the first PCB substrate.

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The method according to claim 1,
The multi-channel microelectrode for EEG measurement according to claim 1, wherein the first PCB substrate has a circuit printed on both sides thereof, and a second connector or a second wireless communication module is fixed to the other surface of the first PCB substrate.

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5. The method of claim 4,
Wherein the first connector, the first wireless communication module, the second connector, or the second wireless communication module performs the function of connecting the ground electrode and the recording electrode to the signal acquisition device. Channel microelectrode.

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The method according to claim 1,
The thin film type flexible substrate may be formed of a material such as polymethylmethacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), polystyrene (PS), polycarbonate, cyclic olefin copolymer (COC), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene- Wherein the first electrode is made of one or more kinds of materials selected from the group consisting of:

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