KR102241309B1 - Optical Simulator Controlled by Electrowetting-on-Dielectric - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 광 자극기는 체내의 특정 신경세포를 자극하여 신경신호를 얻기 위한 장치로서, 전극을 포함하고, 상기 전극과 연결되는 다수개의 전기 단자가 구비되는 본체부, 상기 본체부의 일측에서 연장되며, 전기습윤을 구동시키기 위한 다수개의 전도성 물방울이 소정의 거리로 이격되어 배치되는 광선로 기판; 및 상기 본체부에 배치되며, 상기 광선로 기판에 형성된 전도성 물방울이 배치되는 방향으로 광을 발생시키는 광원부를 포함하고, 상기 전기 단자 각각은 상기 각각의 전도성 물방울과 연결되며, 상기 전도성 물방울은 상기 전기 단자에 의해 전기장이 인가되는 경우에 광을 통과시키고, 전기장이 인가되지 않는 경우에 진행되는 광을 상기 전도성 물방울의 상부로 반사시켜 특정 신경세포를 자극하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 단일 자극 지점의 신경세포를 자극할 뿐만 아니라 깊이 방향으로 여러 지점의 신경세포를 자극할 수 있어 더욱 정밀하게 신경신호의 측정 및 분석을 수행할 수 있다.An optical stimulator according to an embodiment of the present invention is a device for stimulating a specific nerve cell in the body to obtain a neural signal, comprising an electrode, a body portion provided with a plurality of electrical terminals connected to the electrode, and one side of the body portion A plurality of conductive water droplets for driving the electrowetting, extending from the optical path substrate disposed to be spaced apart from each other by a predetermined distance; And a light source unit disposed on the main body and generating light in a direction in which conductive water droplets formed on the optical path substrate are arranged, and each of the electrical terminals is connected to each of the conductive water droplets, and the conductive water droplets are electrically When an electric field is applied by a terminal, light passes through, and when an electric field is not applied, light that proceeds is reflected to the top of the conductive water droplet to stimulate specific neurons.
Accordingly, not only nerve cells of a single stimulation point can be stimulated, but also nerve cells of several points in the depth direction can be stimulated, so that the nerve signals can be measured and analyzed more precisely.
Description
본 발명은 전기습윤 방식으로 전도성 물방울의 형상을 제어하여 자극하고자 하는 신경세포로 광 경로를 변경하는 광자극기에 관한 것이다. The present invention relates to a photostimulator that changes the optical path to nerve cells to be stimulated by controlling the shape of conductive water droplets in an electrowetting method.
최근들어 Optogenetics 라 불리는 광유전학은 현재 신경과학 또는 공학에 종사하는 사람들의 주목을 끌어왔다. 광유전학에서는 일부 신경세포가 특정 파장의 빛에 감응하도록 유전자를 변형한다. 이러한 유전자 변형이 일어난 신경세포는 특정 파장대의 빛에 노출되었을 때 반응하여 신경신호를 내보내게 되며, 단일 신경세포에 대하여 자극이 가능하기에 기존의 전기를 통한 신경자극 보다 더욱 국부적인 자극이 가능하다는 큰 장점이 있다. In recent years, optogenetics, called Optogenetics, have attracted the attention of those currently engaged in neuroscience or engineering. In optogenetics, some neurons modify their genes to respond to specific wavelengths of light. These genetically modified neurons react when exposed to light in a specific wavelength range and emit nerve signals, and because stimulation is possible for single neurons, more local stimulation is possible than nerve stimulation through conventional electricity. There is a big advantage.
이를 위한 자극 기기로써 일반적으로 광섬유, LED, OLED 등이 사용되었다. OLED와 LED의 경우 전원만 있다면 발광할 수 있어 전체적인 장치의 크기를 줄일 수 있다는 장점이 있으나, 빛을 발광하는 면적이 광섬유를 통해 전달되는 것보다 상대적으로 크다. 또한, 초소형 LED, OLED 제작은 제작 단가가 매우 높으며, 광섬유를 통해 전달되는 빛 보다 강도(intensity)가 낮아 유전자 변형이 된 신경세포의 반응 역치 값에 도달하기 어렵다. In general, optical fibers, LEDs, and OLEDs were used as stimulation devices for this purpose. In the case of OLEDs and LEDs, they can emit light with only a power source, which has the advantage of reducing the size of the overall device, but the area that emits light is relatively larger than that transmitted through an optical fiber. In addition, manufacturing ultra-small LEDs and OLEDs has a very high manufacturing cost, and has a lower intensity than light transmitted through optical fibers, making it difficult to reach the response threshold of genetically modified neurons.
광섬유를 이용하는 자극 장치의 경우, 광섬유 부분은 실험체에 이식이 되어있고, 외부에 laser와 같은 광원이 있으며, 자극 시에만 광섬유의 끝단에 연결하여 사용한다. 자극이 가능 한 부분은 뇌 또는 신경에 삽입이 된 광섬유 끝단이며, 이로 인해 장기(chronic) 실험을 위하여 장치를 이식한 실험체의 뇌에서 깊이에 따른 다른 위치 또는 다른 영역에서의 사용이 어렵다는 문제가 있고, 뇌의 깊이 위치를 변경해가며 실험을 실행하기 위해서는 단기(acute)실험을 통해서만 가능하다. 이러한 기존의 광섬유를 이용한 광유전학 장치들은 광유전학의 연구 영역을 제한하고 있다.
In the case of a stimulation device using an optical fiber, the optical fiber part is implanted in the specimen, and there is a light source such as a laser outside, and it is used by connecting it to the end of the optical fiber only during stimulation. The part that can be stimulated is the end of an optical fiber inserted into the brain or nerve, and for this reason, there is a problem that it is difficult to use it in different locations or other areas depending on the depth in the brain of the experimenter implanted with the device for a chronic experiment. In order to perform the experiment while changing the location of the depth of the brain, it is possible only through an acute experiment. These conventional optogenetics devices using optical fibers limit the research area of optogenetics.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 장기간 또는 단기간 한 실험체를 통해 신경계 광유전학 연구시 단일 사이트가 아닌 깊이 방향의 여러 사이트에서 광자극을 수행할 수 있는 광자극기를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a photostimulator capable of performing photostimulation at multiple sites in the depth direction rather than a single site when studying nervous system optogenetics through a long or short period of time. .
본 발명은 자극하고자 하는 타겟 뉴런에 대해 더욱 가까운 위치에서 정밀한 자극을 가할 수 있고, 가해준 자극에 대한 기록을 수행하는 전극 또한 다양하고 가깝게 배치될 수 있는 광자극기를 제공하는데 그 목적이 있다.
An object of the present invention is to provide a photostimulator capable of applying a precise stimulus at a position closer to a target neuron to be stimulated, and an electrode for recording the applied stimulus as well as being able to be variously and closely disposed.
본 발명의 실시예에 따른 광 자극기는 체내의 특정 신경세포를 자극하여 신경신호를 얻기 위한 장치로서, 전극을 포함하고, 상기 전극과 연결되는 다수개의 전기 단자가 구비되는 본체부; 상기 본체부의 일측에서 연장되며, 전기습윤을 구동시키기 위한 다수개의 전도성 물방울이 소정의 거리로 이격되어 배치되는 광선로 기판; 및 상기 본체부에 배치되며, 상기 광선로 기판에 형성된 전도성 물방울이 배치되는 방향으로 광을 발생시키는 광원부;를 포함하고, 상기 전기 단자 각각은 상기 각각의 전도성 물방울과 연결되며, 상기 전도성 물방울은 상기 전기 단자에 의해 전기장이 인가되는 경우에 형상 변화를 통해 광을 통과시키고, 전기장이 인가되지 않는 경우에 전도성 물방울의 초기 형상을 유지하여 진행되는 광을 상기 전도성 물방울의 상부로 반사시켜 특정 신경세포를 자극하는 것을 특징으로 한다. An optical stimulator according to an embodiment of the present invention is a device for stimulating specific nerve cells in a body to obtain a nerve signal, comprising: a main body including an electrode and having a plurality of electrical terminals connected to the electrode; An optical path substrate extending from one side of the main body and on which a plurality of conductive water droplets for driving electrowetting are spaced apart from each other by a predetermined distance; And a light source unit disposed on the main body and generating light in a direction in which conductive water droplets formed on the optical path substrate are arranged; wherein each of the electrical terminals is connected to each of the conductive water droplets, and the conductive water droplets are the When an electric field is applied by an electric terminal, light passes through the shape change, and when the electric field is not applied, the initial shape of the conductive droplet is maintained and the light that proceeds is reflected to the top of the conductive droplet, thereby causing specific neurons to be transmitted. It is characterized by stimulating.
본 발명의 실시예에 따른 광 자극기는 체내의 특정 신경세포를 자극하여 신경신호를 얻기 위한 장치로서, 전극을 포함하고, 상기 전극과 연결되는 다수개의 전기 단자가 구비되는 본체부; 상기 본체부의 일측에서 연장되며, 전기습윤을 구동시키기 위한 다수개의 전도성 물방울이 소정의 거리로 이격되어 배치되는 광선로 기판; 및 상기 본체부에 배치되며, 상기 광선로 기판에 형성된 전도성 물방울이 배치되는 방향으로 광을 발생시키는 광원부;를 포함하고, 상기 전기 단자 각각은 상기 각각의 전도성 물방울과 연결되며, 상기 전도성 물방울은 상기 전기 단자에 의해 전기장이 인가되는 경우에 형상 변화를 통해 광을 통과시키고, 전기장이 인가되지 않는 경우에 전도성 물방울의 초기 형상을 유지하여 진행되는 광을 상기 전도성 물방울의 하부로 굴절시켜 특정 신경세포를 자극하는 것을 특징으로 한다.
An optical stimulator according to an embodiment of the present invention is a device for stimulating specific nerve cells in a body to obtain a nerve signal, comprising: a main body including an electrode and having a plurality of electrical terminals connected to the electrode; An optical path substrate extending from one side of the main body and on which a plurality of conductive water droplets for driving electrowetting are spaced apart from each other by a predetermined distance; And a light source unit disposed on the main body and generating light in a direction in which conductive water droplets formed on the optical path substrate are arranged; wherein each of the electrical terminals is connected to each of the conductive water droplets, and the conductive water droplets are the When an electric field is applied by an electrical terminal, light passes through the shape change, and when the electric field is not applied, the light that proceeds by maintaining the initial shape of the conductive droplet is refracted to the lower portion of the conductive droplet to cause specific nerve cells. It is characterized by stimulating.
본 발명에 따르면, 광선로 기판 상에 마련된 전도성 물방울의 전기습윤 성질을 이용하여 사용자가 원하는 부분에 연결된 전기습윤 전극을 온(on) 또는 오프(off)시킴으로써 전도성 물방울의 표면 상태를 변경하고, 이에 따라 진행되는 광의 진행 경로를 변경하여 타겟으로 하는 신경세포를 자극할 수 있다. According to the present invention, the surface state of the conductive water droplets is changed by turning on or off the electrowetting electrode connected to a portion desired by the user by using the electrowetting properties of the conductive water droplets provided on the optical path substrate. It is possible to stimulate a nerve cell as a target by changing the path of light that proceeds along the way.
본 발명에 따르면, 광유전학에 본 실시예를 적용함에 있어서 단일 지점의 신경세포를 자극하는 것이 아니라 깊이 방향으로 여러 지점의 신경세포를 자극할 수 있어 더욱 정밀하고 고분해성으로 선택적인 신경신호의 측정 및 분석을 수행할 수 있다. According to the present invention, in applying this embodiment to optogenetics, it is possible to stimulate neurons at multiple points in the depth direction instead of stimulating neurons at a single point, so that the measurement of selective nerve signals with more precision and high resolution And analysis can be performed.
본 발명에 따르면, 깊이 방향으로 광이 특정 지점으로 진행할 수 있고, 광의 진행이 변경되는 지점에 기록 전극이 배치됨으로써 타겟으로 하는 신경세포에서 발생하는 신호를 더욱 가까운 거리에서 획득할 수 있다.
According to the present invention, light can travel to a specific point in the depth direction, and a recording electrode is disposed at a point where the progress of light is changed, so that a signal generated from a target neuron can be obtained at a closer distance.
도 1은 전기습윤의 구동 원리를 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기습윤 방식의 광자극기를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광자극기의 일부 구성만을 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 경로가 변경되는 부분을 나타낸 단면도
도 5는 도 4를 위에서 바라본 평면도
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 경로의 진행 방향을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기습윤 방식의 광자극기를 나타낸 사시도
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광자극기의 일부 구성만을 나타낸 사시도
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 경로가 변경되는 부분을 나타낸 단면도
도 10은 도 9를 위에서 바라본 평면도
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 경로의 진행 방향을 나타낸 단면도1 is a diagram showing the driving principle of electrowetting
2 is a perspective view showing an electrowetting type photostimulator according to a first embodiment of the present invention
3 is a perspective view showing only a partial configuration of the photostimulator according to the first embodiment of the present invention
4 is a cross-sectional view showing a portion in which an optical path is changed according to a first embodiment of the present invention
5 is a plan view of FIG. 4 viewed from above
6 is a cross-sectional view showing a traveling direction of an optical path according to a first embodiment of the present invention
7 is a perspective view showing an electrowetting type photostimulator according to a second embodiment of the present invention
8 is a perspective view showing only a partial configuration of a photostimulator according to a second embodiment of the present invention
9 is a cross-sectional view showing a portion in which an optical path is changed according to a second embodiment of the present invention
10 is a plan view as viewed from the top of FIG. 9
11 is a cross-sectional view showing a traveling direction of an optical path according to a second embodiment of the present invention
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but are not limited or limited by the embodiments of the present invention. In describing the present invention, detailed descriptions of known functions or configurations may be omitted to clarify the subject matter of the present invention.
전기습윤(Electrowetting)이란 고체표면 위의 전도성 물방울의 형상을 전기적으로 변형하거나 물방울과 맞닿는 고체표면 사이의 접촉각에 변화를 유도하는 것을 일컬으며, 이를 효과적으로 재현하기 위한 방식으로 전도성 물방울과 전기장을 발생시키는 전극 사이에 절연체를 위치하며, 이는 Electrowetting-on-dielectric (EWOD)라 불린다. Electrowetting refers to electrically transforming the shape of a conductive water droplet on a solid surface or inducing a change in the contact angle between the solid surface in contact with the water droplet, and generating a conductive water droplet and an electric field in a way to effectively reproduce this. An insulator is placed between the electrodes, which is called Electrowetting-on-dielectric (EWOD).
도 1은 이러한 전기습윤의 구동 원리를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the driving principle of this electrowetting.
도 1을 참조하면, 일반적으로 연구 및 사용되는 전기습윤 구동방식을 사용한 장치는 전극(10)과 절연체(11) 그리고 전도성 물방울(12)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a device using an electrowetting driving method that is generally researched and used is composed of an
전극에 전원을 주어 전기장을 발생시키기 전까지는 전도성 물방울의 전하들은 무정형으로 퍼져 있으며 접촉각은 θs를 이루고 있다. 전극(10)에 전기가 공급되지 않는 경우 절연체(11)는 전도성 물방울을 밀어내는 소수성 작용을 하여 절연체와 전도성 물방울 간의 접촉면적이 줄어들고 전도성 물방울과 절연체가 접촉하는 접촉각이 크다.Until an electric field is generated by supplying power to the electrode, the charges of the conductive water droplets are spread amorphously and the contact angle is θ s . When electricity is not supplied to the
이 상태의 전도성 물방울에 전기장이 가해졌을 때는, 물방울 내의 전하들이 전기장 유도에 의해 고체와 액체가 접하는 부분에 축적되며, 이는 물방울의 표면장력을 감소시키게 된다. 이로 인해 물방울의 형태는 퍼지게 되며, 접촉각(θs(V))은 전기장이 발생되기 전의 접촉각(θs)에 비해 감소하게 된다. When an electric field is applied to a conductive droplet in this state, charges in the droplet accumulate in the area where the solid and liquid contact by the electric field induction, which reduces the surface tension of the droplet. Accordingly, the shape of the water droplet spreads, and the contact angle (θ s (V)) decreases compared to the contact angle (θ s) before the electric field is generated.
이러한 구성 중 물방울과 전극 사이에 절연체가 꼭 존재해야 하는 것은 아니지만 사용되는 이유는 다음과 같다. 1) 전극으로부터 물방울을 보호하여, 전기장을 더 높게 생성 할 수 있다. 2) 매우 소수성을 띠는 물질을 얇게 도포하여 물방울을 쉽게 움직일 수 있으며, 초기 접촉각을 높일 수 있다. 또한 접촉각 hysterisis가 적다. 이러한 이유들로 인하여 electrowetting applicaion의 안정적인 성능을 보장 할 수 있다.Among these configurations, it is not necessary to have an insulator between the water droplet and the electrode, but the reason for use is as follows. 1) By protecting the water droplets from the electrode, it can generate a higher electric field. 2) By applying a very hydrophobic material thinly, the water droplets can be moved easily and the initial contact angle can be increased. Also, the contact angle hysterisis is small. For these reasons, the stable performance of the electrowetting application can be guaranteed.
본 발명은 상기와 같은 전기습윤 구동방식을 이용하여, 특정 신경세포에 자극을 가할 수 있는 광 자극기를 제안하고자 한다. The present invention is to propose a light stimulator capable of applying stimulation to specific nerve cells by using the electrowetting driving method as described above.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기습윤 방식의 광자극기를 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 제1 실시예의 광자극기(20)는 본체부(26), 전기 단자(21), 광원부(22), 기록 전극(24), 광진행 슬릿(23), 광선로 기판(25) 및 전도성 물방울(30)로 이루어질 수 있다. 2 is a perspective view showing the electrowetting type photostimulator according to the first embodiment of the present invention. 2, the
제1 실시예의 광자극기는 광원부(22)에서 발생한 광이 전도성 물방울(30)의 표면에 도달한 후 반사되어 광경로가 진행되는 실시예로서, 반사형 광자극기의 일례를 도시한 것이다. The photostimulator of the first embodiment is an embodiment in which light generated from the
본체부(26)의 내부에는 전극(미도시)이 배치되고, 상기 전극과 연결되는 복수개의 전기 단자(21)가 마련된다. 상기 각각의 전기 단자(21)는 전도성 물방울(30)이 놓여지는 광선로 기판(25)을 따라 연장되어 어느 하나의 전도성 물방울에 연결될 수 있다. 하나의 전기 단자(21)는 하나의 전도성 물방울의 형태를 제어하기 위해 배치되며, 전기 단자(21)의 갯수는 전도성 물방울(30)의 갯수와 동일하게 형성될 수 있다. An electrode (not shown) is disposed inside the
본체부(26)의 일측에는 광이 진행하는 방향을 제공하는 광선로 기판(25)이 소정의 길이로 형성될 수 있다. 상기 광선로 기판(25)에는 광의 진행 방향을 결정하기 위한 전기습윤 장치가 구비되는 되는 영역으로, 실제 체내에 삽입되어 광의 진행 방향에 따라 타겟으로 하는 신경세포를 자극하는 역할을 한다. An
시작 지점에는 특정한 광을 제공하는 광원부(22)가 배치될 수 있다. 상기 광원부(22)에서는 광선로 기판(25)의 연장방향과 동일한 방향으로 광이 진행될 수 있다. A
광선로 기판(25)의 상부에는, 광원부(22)에서 발생한 광이 지나가는 경로에 다수개의 전도성 물방울(30)이 소정의 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 전도성 물방울(30)의 갯수 및 간격은 타겟으로 하는 신경세포의 종류 및 자극점의 설정에 따라서 다양하게 변경될 수 있다. A plurality of
광선로 기판(25)의 일부를 확대해서 살펴보면, 광선로 기판(25) 상에는 전도성 물방울(30)이 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 전도성 물방울(30)은 본 발명의 제1 실시예에서 리퀴드메탈(liquid metal)이 사용될 수 있다. 리퀴드 메탈은 사용온도에서 액체상태인 금속을 가리키며, 상온에서의 수은이나 원자로 또는 고온동력기관의 냉각재에 쓰이는 나트륨, 리튬 및 나트륨-칼륨 합금, Galinstan 합금 등이 사용될 수 있다. When a part of the
그리고, 상기 광선로 기판(25)의 길이방향으로 연장되고 전도성 물방울(30)의 측면에 형성되는 광진행 가드(27)가 형성될 수 있다. 상기 전도성 물방울(30)의 상부에는 유리 커버(29)가 마련될 수 있다. 상기 광진행 가드(27) 및 유리 커버(29)는 진행하는 광이 광자극기 외부로 이탈하는 것을 방지하기 위해 마련된다. 상기 유리 커버(29)는 필름 형태로 제작된 물질이 선택될 수도 있다. In addition, a
상기 유리 커버(29)에는, 상기 전도성 물방울의 상부에 대응하는 위치에 전도성 물방울에서 반사된 광이 투과되기 위한 공간을 제공하는 광진행 슬릿(23)이 마련될 수 있다. 상기 광진행 슬릿(23)은 반사된 광이 투과될 수 있도록 투명한 재질의 막 또는 소정의 공간이 오픈된 형태로 제작될 수 있다. The
그리고, 상기 유리 커버(29) 상에는 신경신호의 측정을 위한 기록 전극(24)이 배치될 수 있다. 상기 기록 전극(24)은 각 광진행 슬릿(23)의 일측에 하나 이상이 형성될 수 있으며, 광진행 슬릿(23)을 통과하여 타겟으로 하는 뉴런에 자극을 준 경우, 이의 신경신호를 측정함으로써 신경세포의 자극에 대한 반응을 파악할 수 있고 이에 대한 데이터베이스를 구축할 수 있다.In addition, a
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광자극기의 일부 구성만을 나타낸 사시도이다. 도 3을 참조하면, 제1 실시예의 광자극기 중에서 전기습윤을 이용한 광 진행 경로를 더욱 구체적으로 나타낸 것이다. 3 is a perspective view showing only a partial configuration of the photostimulator according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in the photostimulator of the first embodiment, a light path using electrowetting is shown in more detail.
도시된 바와 같이 광원부(22)에서 발생된 광(28)은 광 경로 상에 놓여진 전도성 물방울(30)에 대해 소정의 각도로 입사하여, 전도성 물방울의 표면각에 따라 반사되어 상부의 타겟으로 하는 신경세포에 도달하도록 구성된다. 본 실시예는 상기 전도성 물방울(30)의 형상을 변경하여 광(28)의 진행방향을 바꾸거나, 광(28)이 전도성 물방울(30)의 상부를 그대로 통과할 수 있다. As shown, the light 28 generated from the
상술한 바와 같이 전도성 물방울(30)의 형상이 변경되는 점은, 전도성 물방울(30)이 접촉되어 있는 영역에 그 특징이 있으며 이에 대해 살펴보기로 한다. The point in which the shape of the
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 경로가 변경되는 부분을 나타낸 단면도이다. 도 4를 참조하면, 특히 전도성 물방울(30)을 둘러싸고 있는 영역을 나타낸 것이다. 전기습윤의 구동을 위해서는 전도성 물방울(30)에 전기가 통하고 있지 않을 때 소정의 접촉각을 유지할 수 있는 조건을 만족하여야 한다. 이를 위해, 광선로 기판(25) 상의 전도성 물방울(30)이 안착되는 영역에는 활성 전극(33)이 전도성 물방울의 외주부분을 따라 링 형상으로 형성될 수 있다. 4 is a cross-sectional view showing a portion in which an optical path is changed according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, in particular, a region surrounding the
그리고, 소수성을 지니며 전기적으로 절연성을 가지는 물질로 이루어지는 절연층(32)이 상기 활성 전극(33)을 덮으면서 형성된다. 상기 절연층(32)은 전극으로부터 물방울을 보호하여, 전기장을 더 높게 생성하기 위해 형성되며, 소수성을 띠는 물질을 얇게 도포함으로써 물방울을 쉽게 움직일 수 있고, 초기 접촉각을 높일 수 있다. 그리고, 상기 절연층(32) 상의 전도성 물방울의 중심부에는 접지 전극(34)이 형성될 수 있다. In addition, an insulating
접지 전극(34)은 전도성 물방울(30)의 중심부와 직접 접촉하며, 활성 전극(33)은 절연층(32) 하부에 위치하므로 전도성 물방울(30)과 접촉하지 않도록 배치된다. 그리고, 전도성 물방울(30)로 입사하는 광의 진행에 대해 외부의 영향을 방지하기 위해 전도성 물방울(30)의 양측을 막는 광진행 가드(27) 및 상측에 형성되는 유리 커버(29)가 구비될 수 있다. 유리 커버(29)의 일부에는 반사된 광이 진행하는 경로를 제공하기 위해 일부가 오픈되거나 투명한 재질로 형성되는 광진행 슬릿(23)이 마련될 수 있다. The
그리고, 전도성 물방울의 형상을 유지하기 위해서 teflon, parlylene-C와 같은 박막을 활용할 수 있으며, 얇은 필름을 전도성 물방울 외막으로 형성할 수 있다. 전도성 물방울의 크기는 전도성 물방울이 놓여지는 절연층(32)의 형상과 크기에 따라 달라지며, 전도성 물방울을 형성하는 방법에 따라서도 달라질 수 있다. In addition, in order to maintain the shape of the conductive water droplets, a thin film such as teflon and parlylene-C may be used, and a thin film may be formed as an outer layer of the conductive water droplets. The size of the conductive water droplets varies depending on the shape and size of the insulating
도 5는 도 4를 위에서 바라본 평면도이다. 5 is a plan view of FIG. 4 viewed from above.
도 5에 도시된 바와 같이, 전도성 물방울이 안착되는 영역에는 전도성 물방울에 전기장을 인가하는 활성 전극(33)이 하부에 배치되고, 상기 활성 전극(33)의 일단이 전기 단자(21)와 연결됨으로써 전도성 물방울에 전기장을 인가하게 된다. As shown in FIG. 5, an
그리고, 활성 전극(33) 상에는 전도성 물방울의 하면 외주부가 접촉하게 되는 절연층(32)이 배치되고, 절연층(32)의 상부 중에서 전도성 물방울의 중심부에 해당하는 부분에는 접지 전극(34)이 구비되어 전도성 물방울에 가해지는 전기장을 온 또는 오프 시킬 수 있다. In addition, an insulating
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 경로의 진행 방향을 나타낸 단면도이다. 도 6을 참조하면, 전기습윤의 구동에 따라 광 진행 방향이 변경되는 제1 실시예의 광자극기의 동작원리를 구체적으로 살펴볼 수 있다. 6 is a cross-sectional view showing a traveling direction of an optical path according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the principle of operation of the photostimulator of the first embodiment in which the direction of light travel is changed according to the driving of electrowetting can be described in detail.
도 6에서는 일부의 구성을 배제하고, 전기습윤의 구동에 따라 복수개로 구성되는 전도성 물방울을 이용하여 광진행 방향을 변경하는 예시를 나타낸 것이다. 6 shows an example of changing the light traveling direction using a plurality of conductive water droplets according to the driving of electrowetting, excluding some configurations.
광선로 기판(25) 상에는 소정의 거리만큼 이격되도록 복수개의 전도성 물방울(30a, 30b)이 배치될 수 있고, 광선로 기판(25) 상에는 광원(22)에서 발생된 광(28)이 진행된다. 제1 전도성 물방울(30a)에 연결된 활성 전극이 온되어 전기장이 인가되는 경우, 제1 전도성 물방울(30a) 내의 전하들이 전기장 유도에 의해 고체와 액체가 접하는 부분에 축적되며, 이는 표면장력을 감소시키게 된다. 이로 인해 물방울의 형태는 퍼지게 되고 결과적으로 물방울의 높이가 줄어들어 광은 상기 제1 전도성 물방울(30a)의 상부를 통과하게 된다. A plurality of
제1 전도성 물방울(30a)의 상부를 통과한 광(28)은 제2 전도성 물방울(30b)에 전기장이 인가되지 않은 경우, 제2 전도성 물방울(30b)의 표면에서 반사되어 A지점으로 진행된다. A 지점은 타겟으로 하는 신경세포가 위치하는 지점으로 정의할 수 있으며, 제2 전도성 물방울(30b)에 전기장이 인가되는 경우에 광은 B의 방향으로 이동하여 다른 부분의 신경세포를 자극할 수 있다. 상기와 같은 조건을 만족하기 위하여 진행하는 광의 높이는 전기장이 인가된 물방울의 높이와 인가되지 않은 물방울의 높이 사이에서 설정되어야 한다. When the electric field is not applied to the second
즉, 본 발명의 제1 실시예는 사용자가 타겟으로 하는 신경세포를 자극하기 위하여, 타겟으로 하는 신경세포가 위치하는 영역에 배치된 전도성 물방울부터 전기장이 인가되지 않도록 함으로서 수행될 수 있다. 예를 들어, 광 경로 상에서 가장 끝부분에 위치한 신경세포를 자극하고 싶다면, 가장 끝부분에 위치한 전도성 물방울 외에 다른 전도성 물방울에 모두 전기장을 인가함으로써 발생되는 광이 광선로 기판의 끝부분까지 이동할 수 있다. That is, in the first embodiment of the present invention, in order to stimulate a nerve cell targeted by a user, it may be performed by preventing an electric field from being applied from a conductive droplet disposed in a region in which the target nerve cell is located. For example, if you want to stimulate nerve cells located at the most end of the optical path, light generated by applying an electric field to all conductive water droplets other than the conductive water droplets located at the most end can travel to the end of the optical path substrate. .
반대로, 가장 초입부의 신경세포를 자극하고 싶다면 광선로 기판에 형성된 전도성 물방울에 모두 자기장을 인가하지 않음으로써 광의 진행 경로를 초입부에서 변경할 수 있다. Conversely, if you want to stimulate the nerve cells at the initial entrance, the path of light can be changed at the entrance by not applying a magnetic field to all conductive water droplets formed on the optical path substrate.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 제안하는 광 자극기는 사용자가 단일 사이트가 아닌 깊이 방향의 여러 사이트에서 광자극을 수행할 수 있다. As described above, the optical stimulator proposed in this embodiment allows a user to perform photo stimulation at multiple sites in the depth direction instead of at a single site.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기습윤 방식의 광자극기를 나타낸 사시도이다. 7 is a perspective view showing an electrowetting type photostimulator according to a second embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 제2 실시예의 광자극기(40)는 본체부(47), 전기 단자(41), 광원부(42), 광선로 기판(46) 및 전도성 물방울(50)로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 7, the
제2 실시예의 광자극기는 광원부(42)에서 발생한 광이 전도성 물방울(50)의 표면에 도달한 후 굴절되어 광경로가 진행되는 실시예로서, 굴절형 광자극기의 일례를 도시한 것이다. The photostimulator of the second embodiment is an embodiment in which light generated from the
본체부(47)의 내부에는 전극(미도시)이 배치되고, 상기 전극과 연결되는 복수개의 전기 단자(41)가 마련된다. 상기 각각의 전기 단자(41)는 전도성 물방울(50)이 놓여지는 광선로 기판(46)을 따라 연장되어 어느 하나의 전도성 물방울에 전기장을 가하는 전극과 연결될 수 있다. 하나의 전기 단자(41)는 하나의 전도성 물방울의 형태를 제어하기 위해 배치되며, 전기 단자(41)의 갯수는 전도성 물방울(50)의 갯수와 동일하게 형성될 수 있다. An electrode (not shown) is disposed inside the
본체부(47)의 일측에는 광이 진행하는 방향을 제공하는 광선로 기판(46)이 소정의 길이로 형성될 수 있다. 상기 광선로 기판(46)에는 광의 진행 방향을 결정하기 위한 전기습윤 장치가 구비되는 되는 영역으로, 실제 체내에 삽입되어 광의 진행 방향에 따라 타겟으로 하는 신경세포를 자극하는 역할을 한다. An
광선로 기판이 시작되는 지점에는 특정한 광을 발생시키는 광원부(42)가 배치될 수 있다. 상기 광원부(42)에서는 광선로 기판(46)의 연장방향과 동일한 방향으로 광이 진행될 수 있다. A
광선로 기판(46)의 상부에는, 광원부(42)에서 발생한 광이 지나가는 경로에 다수개의 전도성 물방울(50)이 소정의 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 전도성 물방울(50)의 갯수 및 간격은 타겟으로 하는 신경세포의 종류 및 자극점의 설정에 따라서 다양하게 변경될 수 있다. On the upper portion of the
광선로 기판(46)의 일부를 확대해서 살펴보면, 광선로 기판(46) 상에는 전도성 물방울(50)이 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 전도성 물방울(50)은 표면에서 굴절율이 높은 전도성 액체(conductive liquid)가 사용될 수 있다. When a part of the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광자극기의 일부 구성만을 나타낸 사시도이다. 도 8을 참조하면, 제2 실시예의 광자극기에서 전기습윤을 이용한 광 진행 경로를 더욱 구체적으로 나타낸 것이다. 8 is a perspective view showing only a partial configuration of a photostimulator according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, a more detailed illustration of a light path using electrowetting in the photostimulator of the second embodiment.
도시된 바와 같이 광원부(42)에서 발생된 광(45)은 광 경로 상에 놓여진 전도성 물방울(50)에 대해 소정의 각도로 입사하여, 전도성 물방울의 표면각에 따라 굴절되어 하부의 타겟으로 하는 신경세포에 도달하도록 구성된다. 본 실시예는 상기 전도성 물방울(50)의 형상을 변경하여 광(45)의 진행방향을 바꾸거나, 광(45)이 전도성 물방울(50)의 상부를 그대로 통과할 수 있다. As shown, the light 45 generated from the
상술한 바와 같이 전도성 물방울(50)의 형상이 변경되는 점은, 전도성 물방울(50)이 접촉되어 있는 영역에 그 특징이 있으며 이에 대해 살펴보기로 한다.The point in which the shape of the
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 경로가 변경되는 부분을 나타낸 단면도이다. 9 is a cross-sectional view showing a portion in which an optical path is changed according to a second embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 특히 하나의 전도성 물방울(50)을 둘러싸고 있는 영역을 나타낸 것이다. 전기습윤의 구동을 위해서는 전도성 물방울(50)에 전기가 통하고 있지 않을 때 소정의 접촉각을 유지할 수 있는 조건을 만족하여야 한다. 이를 위해, 광선로 기판(46) 상의 전도성 물방울(50)이 안착되는 영역은 직경이 깊이 방향으로 좁아지는 원형의 경사부를 갖는 안착부(48)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 9, in particular, a region surrounding one
상기 안착부(48)의 테두리에는 활성 전극(52)이 전도성 물방울(50)의 테두리를 둘러싸도록 형성될 수 있다. An
그리고, 소수성을 지니며 전기적으로 절연성을 가지는 물질로 이루어지는 절연층(51)이 상기 활성 전극(52)을 덮으면서 경사부를 따라 형성된다. 그리고, 전도성 물방울의 중심부에는 접지 전극(53)이 형성될 수 있다. In addition, an insulating
접지 전극(53)은 전도성 물방울(50)의 중심부와 직접 접촉하며, 활성 전극(52)은 절연층(51) 하부에 위치하므로 전도성 물방울(50)과 접촉하지 않도록 배치된다. 그리고, 전도성 물방울(50)로 입사하는 광의 진행에 대해 외부의 영향을 방지하기 위해 전도성 물방울(50)의 양측을 막는 광진행 가드 및 상측에 형성되는 유리 커버가 구비될 수 있다. The
그리고, 전도성 물방울의 형상을 유지하기 위해서 teflon, parlylene-C와 같은 물질을 활용할 수 있으며, 얇은 필름을 전도성 물방울 외막으로 형성할 수 있다. 전도성 물방울의 크기는 전도성 물방울이 놓여지는 절연층(51)의 형상과 크기에 따라 달라지며, 전도성 물방울을 형성하는 방법에 따라서도 달라질 수 있다. In addition, materials such as teflon and parlylene-C may be used to maintain the shape of the conductive water droplets, and a thin film may be formed as an outer layer of the conductive water droplets. The size of the conductive water droplets varies depending on the shape and size of the insulating
도 10은 도 9를 위에서 바라본 평면도이다.10 is a plan view of FIG. 9 viewed from above.
도 10에 도시된 바와 같이, 전도성 물방울이 안착되는 영역에는 전도성 물방울에 전기장을 인가하는 활성 전극(52)이 안착부(48) 상에 배치되고, 상기 활성 전극(52)의 일단이 전기 단자(41)와 연결됨으로써 전도성 물방울에 전기장을 인가하게 된다. As shown in FIG. 10, an
그리고, 활성 전극(52) 상에는 전도성 물방울의 하면 외주부가 접촉하게 되는 절연층(51)이 배치되고, 전도성 물방울의 중심부에 해당하는 부분에는 접지 전극(53)이 구비되어 전도성 물방울에 가해지는 전기장을 온 또는 오프 시킬 수 있다. 제2 실시예에서 광의 진행방향은 굴절되어 접지 전극(53)을 통과하여 하부로 진행되기 때문에 접지 전극(53)은 ITO와 같은 투명한 물질로 이루어져야 한다. In addition, an insulating
접지 전극(53)의 맞은편에는 신경신호 기록을 위하여 기록 전극(54)을 배치할 수 있다. 기록 전극(54)은 광 경로를 방해하지 않고, 투과시켜야 하기 때문에 ITO와 같은 투명한 물질로 형성될 수 있다. A
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 경로의 진행 방향을 나타낸 단면도이다. 도 11을 참조하면, 전기습윤의 구동에 따라 광 진행 방향이 변경되는 제2 실시예의 광자극기의 동작원리를 구체적으로 살펴볼 수 있다. 11 is a cross-sectional view showing a traveling direction of an optical path according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the principle of operation of the photostimulator of the second embodiment in which the direction of light travel is changed according to the driving of electrowetting can be described in detail.
도 11에서는 일부의 구성을 배제하고, 전기습윤의 구동에 따라 복수개로 구성되는 전도성 물방울을 이용하여 광진행 방향을 변경하는 예시를 나타낸 것이다. FIG. 11 shows an example of changing the light traveling direction using a plurality of conductive water droplets according to the driving of electrowetting, excluding some configurations.
광선로 기판(46) 상에는 소정의 거리만큼 이격되도록 복수개의 전도성 물방울(50a, 50b)이 안착부 내에 배치될 수 있고, 광선로 기판(46) 상에는 광원(42)에서 발생된 광(45)이 진행된다. 제1 및 제2 전도성 물방울(50a, 50b)에 연결된 활성 전극이 온되어 전기장이 인가되는 경우, 제1 및 제2 전도성 물방울(50a, 50b) 내의 전하들이 전기장 유도에 의해 고체와 액체가 접하는 부분에 축적되며, 이는 표면장력을 감소시키게 된다. 이로 인해 물방울의 형태는 퍼지게 되고 결과적으로 전도성 물방울은 경사부를 따라 하부로 이동되어, 그 높이가 감소하게 되며 진행하는 광은 상기 제1 및 제2 전도성 물방울(50a, 50b)의 상부를 통과하게 된다. On the
제1 전도성 물방울(50a)의 상부를 통과한 광(28)은 제2 전도성 물방울(50b)에 전기장이 인가되지 않은 경우, 제2 전도성 물방울(30b)의 표면에서 굴절되어 하부 방향으로 진행된다. 상기와 같은 조건을 만족하기 위하여 진행하는 광의 높이는 전기장이 인가된 물방울의 높이와 인가되지 않은 물방울의 높이 사이에서 설정되어야 한다. When the electric field is not applied to the second
즉, 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와는 달리 전도성 물방울이 경사를 가지거나 수직으로 형성되는 포켓인 안착부에 부착되어 있으며, 진행하는 광을 하부로 굴절시킨다는 점에서 차이가 있다. That is, the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the conductive water droplets are attached to the seating portion, which is a pocket formed vertically or having an inclination, and refracts the light traveling downward. .
제2 실시예의 광자극기는 사용자가 타겟으로 하는 신경세포를 자극하기 위하여, 타겟으로 하는 신경세포가 위치하는 영역에 배치된 전도성 물방울부터 전기장이 인가되지 않도록 함으로서 수행될 수 있다. 예를 들어, 광 경로 상에서 가장 끝부분에 위치한 신경세포를 자극하고 싶다면, 가장 끝부분에 위치한 전도성 물방울 외에 다른 전도성 물방울에 모두 전기장을 인가함으로써 발생되는 광이 광선로 기판의 끝부분까지 이동할 수 있다. The photostimulator of the second embodiment may be performed by preventing an electric field from being applied from a conductive droplet disposed in a region where a target nerve cell is located in order to stimulate a nerve cell targeted by a user. For example, if you want to stimulate nerve cells located at the most end of the optical path, light generated by applying an electric field to all conductive water droplets other than the conductive water droplets located at the most end can travel to the end of the optical path substrate. .
반대로, 가장 초입부의 신경세포를 자극하고 싶다면 광선로 기판에 형성된 전도성 물방울에 모두 자기장을 인가하지 않음으로써 광의 진행 경로를 초입부에서 변경하여 초입부에 해당하는 사이트의 신경세포를 자극할 수 있다. On the contrary, if you want to stimulate the nerve cells at the initial entrance, you can stimulate the nerve cells at the site corresponding to the entrance by changing the path of light at the entrance by not applying a magnetic field to all conductive water droplets formed on the optical path substrate.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서 제안하는 광 자극기는 사용자가 단일 사이트가 아닌 깊이 방향의 여러 사이트에서 광자극을 수행할 수 있다.As described above, the optical stimulator proposed in this embodiment allows a user to perform photo stimulation at multiple sites in the depth direction instead of at a single site.
본 발명의 제1 및 제2 실시예는 자극하고자 하는 타겟 뉴런에 대해 더욱 가까운 위치에서 정밀한 자극을 가할 수 있고, 가해준 자극에 대한 기록을 수행하는 전극 또한 다양하고 가깝게 배치될 수 있는 광자극기를 제공함으로써 신경세포의 자극에 대해 더욱 정밀한 분석을 수행할 수 있다. In the first and second embodiments of the present invention, precise stimulation can be applied at a position closer to the target neuron to be stimulated, and electrodes for recording the applied stimulation are also various and closely arranged photostimulators. By providing, it is possible to perform a more precise analysis of the stimulation of nerve cells.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to its preferred embodiments, but these are only examples and do not limit the present invention, and those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains will not depart from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications not illustrated above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.
20, 40: 광 자극기
21, 41: 전기 단자
22, 42: 광원부
23: 광진행 슬릿
24, 54: 기록 전극
25, 46: 광선로 기판
27: 광진행 가드
29: 유리 커버
30, 50: 전도성 물방울
32, 51: 절연층
33, 52: 활성 전극
34, 53: 접지 전극
48: 안착부
28, 45: 광진행 경로
26, 47: 본체부
30a, 50a: 제1 전도성 물방울
30b, 50b: 제2 전도성 물방울 20, 40: optical stimulator
21, 41: electrical terminals
22, 42: light source unit
23: light advance slit
24, 54: recording electrode
25, 46: optical fiber board
27: Gwangjin Guard
29: glass cover
30, 50: conductive water droplets
32, 51: insulating layer
33, 52: active electrode
34, 53: ground electrode
48: seat
28, 45: light path
26, 47: main body
30a, 50a: first conductive water droplet
30b, 50b: second conductive water droplets
Claims (18)
전극을 포함하고, 상기 전극과 연결되는 다수개의 전기 단자가 구비되는 본체부;
상기 본체부의 일측에서 연장되며, 전기습윤을 구동시키기 위한 다수개의 전도성 물방울이 소정의 거리로 이격되어 배치되는 광선로 기판; 및
상기 본체부에 배치되며, 상기 광선로 기판에 형성된 전도성 물방울이 배치되는 방향으로 광을 발생시키는 광원부;를 포함하고,
상기 전기 단자 각각은 상기 각각의 전도성 물방울과 연결되며, 상기 전도성 물방울은 상기 전기 단자에 의해 전기장이 인가되는 경우에 형상 변화를 통해 광을 통과시키고, 전기장이 인가되지 않는 경우에 전도성 물방울의 초기 형상을 유지하여 진행되는 광을 상기 전도성 물방울의 상부로 반사시켜 특정 신경세포를 자극하는 광 자극기. As a device for obtaining nerve signals by stimulating specific nerve cells in the body,
A body portion including an electrode and provided with a plurality of electrical terminals connected to the electrode;
An optical path substrate extending from one side of the main body and on which a plurality of conductive water droplets for driving electrowetting are spaced apart from each other by a predetermined distance; And
It is disposed on the main body, the light source unit for generating light in a direction in which the conductive water droplets formed on the optical path substrate are arranged; includes,
Each of the electrical terminals is connected to each of the conductive water droplets, and the conductive water droplets pass light through a shape change when an electric field is applied by the electrical terminal, and the initial shape of the conductive water droplets when no electric field is applied. An optical stimulator that stimulates specific nerve cells by reflecting the light proceeding by maintaining it to the top of the conductive water droplets.
상기 광선로 기판의 상면에는 상기 전도성 물방울에 전기장을 인가하는 활성 전극이 원형의 링 형상으로 구비되는 광 자극기. The method of claim 1,
An optical stimulator provided on an upper surface of the optical path substrate in a circular ring shape with an active electrode for applying an electric field to the conductive water droplets.
상기 활성 전극의 상면에는 상기 전도성 물방울의 외주면이 접촉하는 절연층이 증착되는 광 자극기. The method of claim 2,
An optical stimulator in which an insulating layer in contact with an outer peripheral surface of the conductive water droplet is deposited on an upper surface of the active electrode.
상기 절연층의 상면에는, 상기 전도성 물방울의 중심부에 접촉하는 접지 전극이 배치되는 광 자극기. The method of claim 3,
An optical stimulator in which a ground electrode in contact with the center of the conductive water droplet is disposed on an upper surface of the insulating layer.
상기 전도성 물방울은 리퀴드 메탈(liquid metal)로 이루어지는 광 자극기. The method of claim 1,
The conductive water droplets are optical stimulators made of liquid metal.
상기 광선로 기판의 길이방향으로 연장되고, 상기 전도성 물방울의 측면에 형성되는 광진행 가드와 상기 전도성 물방울의 상부를 덮는 유리 커버가 마련되어 외부로부터의 광간섭을 차단하는 광 자극기. The method of claim 1,
An optical stimulator extending in the longitudinal direction of the optical path substrate and provided with a light advancing guard formed on a side surface of the conductive droplet and a glass cover covering an upper portion of the conductive droplet to block optical interference from the outside.
상기 전도성 물방울 상부에 대응하는 유리 커버의 일부에는 반사되는 광이 진행하는 공간을 제공하는 광진행 슬릿이 마련되고, 상기 광진행 슬릿은 투명막 또는 일부가 오픈되는 형상으로 제조되는 광 자극기. The method of claim 1,
A light-progressing slit is provided in a part of the glass cover corresponding to the upper part of the conductive water droplet to provide a space through which the reflected light travels, and the light-progressing slit is manufactured in a shape in which a transparent film or a part thereof is opened.
상기 유리 커버의 표면에는, 상기 광진행 슬릿을 통해 진행된 광이 타겟으로 하는 신경세포를 자극한 후 발생되는 신경신호를 측정하는 기록 전극이 상기 각각의 광진행 슬릿 주변에 배치되는 광 자극기. The method of claim 7,
On the surface of the glass cover, a recording electrode for measuring a nerve signal generated after the light propagating through the light advancing slit stimulates a target neuron is disposed around each light advancing slit.
상기 광원부에서 발생하는 광과 광선로 기판과의 거리는, 상기 전도성 물방울에 전기장이 인가된 경우의 전도성 물방울의 높이와 전기장이 인가되지 않은 경우의 전도성 물방울 높이의 사이값으로 설정되는 광 자극기. The method of claim 1,
A distance between the light generated from the light source unit and the optical path substrate is set to a value between a height of a conductive droplet when an electric field is applied to the conductive droplet and a height of a conductive droplet when an electric field is not applied.
상기 전도성 물방울은 전기장이 인가됨에 따라 퍼짐현상에 의해 그 높이가 감소하여 상기 광원부에서 발생된 광을 통과시키고, 전기장이 인가되지 않으면 초기 형상을 유지하여 상기 광원부에서 발생된 광을 반사시키는 광 자극기. The method of claim 1,
An optical stimulator for reflecting light generated from the light source by maintaining an initial shape when the conductive water droplets decrease in height due to a spreading phenomenon as an electric field is applied to pass light generated from the light source unit, and maintain an initial shape when an electric field is not applied.
전극을 포함하고, 상기 전극과 연결되는 다수개의 전기 단자가 구비되는 본체부;
상기 본체부의 일측에서 연장되며, 전기습윤을 구동시키기 위한 다수개의 전도성 물방울이 소정의 거리로 이격되어 배치되는 광선로 기판; 및
상기 본체부에 배치되며, 상기 광선로 기판에 형성된 전도성 물방울이 배치되는 방향으로 광을 발생시키는 광원부;를 포함하고,
상기 전기 단자 각각은 상기 각각의 전도성 물방울과 연결되며, 상기 전도성 물방울은 상기 전기 단자에 의해 전기장이 인가되는 경우에 형상 변화를 통해 광을 통과시키고, 전기장이 인가되지 않는 경우에 전도성 물방울의 초기 형상을 유지하여 진행되는 광을 상기 전도성 물방울의 하부로 굴절시켜 특정 신경세포를 자극하는 광 자극기.As a device for obtaining nerve signals by stimulating specific nerve cells in the body,
A body portion including an electrode and provided with a plurality of electrical terminals connected to the electrode;
An optical path substrate extending from one side of the main body and on which a plurality of conductive water droplets for driving electrowetting are spaced apart from each other by a predetermined distance; And
It is disposed on the main body, the light source unit for generating light in a direction in which the conductive water droplets formed on the optical path substrate are arranged; includes,
Each of the electrical terminals is connected to each of the conductive water droplets, and the conductive water droplets pass light through a shape change when an electric field is applied by the electrical terminal, and the initial shape of the conductive water droplets when no electric field is applied. An optical stimulator for stimulating specific nerve cells by refracting the light proceeding by maintaining it to the lower portion of the conductive water droplet.
상기 광선로 기판의 상면에는 상기 전도성 물방울이 안착되는 안착부가 마련되며, 상기 안착부는 깊이 방향으로 그 직경이 감소하는 경사면을 포함하는 광 자극기. The method of claim 11,
An optical stimulator including a seating portion on which the conductive water droplets are seated on an upper surface of the optical path substrate, and the seating portion including an inclined surface whose diameter decreases in a depth direction.
상기 안착부의 상면에는 상기 전도성 물방울을 둘러싸면서, 상기 전도성 물방울에 전기장을 인가하는 활성 전극이 마련되는 광 자극기. The method of claim 12,
An optical stimulator provided on an upper surface of the seating portion is an active electrode that surrounds the conductive water droplets and applies an electric field to the conductive water droplets.
상기 안착부의 상면에는 상기 활성 전극을 덮으면서, 상기 경사면을 따라 절연층이 형성되는 광 자극기. The method of claim 13,
An optical stimulator in which an insulating layer is formed along the inclined surface while covering the active electrode on an upper surface of the seating part.
상기 광선로 기판 상의 전도성 물방울의 중심부에는 접지 전극이 마련되며, 상기 접지 전극은 굴절된 광이 진행하기 위해 투명막으로 형성되는 광 자극기. The method of claim 11,
A ground electrode is provided at the center of the conductive water droplet on the optical path substrate, and the ground electrode is formed of a transparent film to allow the refracted light to proceed.
상기 광선로 기판의 길이방향으로 연장되고, 상기 전도성 물방울의 측면에 형성되는 광진행 가드와 상기 전도성 물방울의 상부를 덮는 유리 커버가 마련되어 외부로부터의 광간섭을 차단하는 광 자극기.The method of claim 11,
An optical stimulator extending in the longitudinal direction of the optical path substrate and provided with a light advancing guard formed on a side surface of the conductive droplet and a glass cover covering an upper portion of the conductive droplet to block optical interference from the outside.
상기 광원부에서 발생하는 광과 광선로 기판과의 거리는, 상기 전도성 물방울에 전기장이 인가된 경우의 물방울의 높이와 전기장이 인가되지 않은 경우의 물방울의 높이 사이값으로 설정되는 광 자극기.The method of claim 11,
The distance between the light generated from the light source unit and the optical path substrate is set to a value between the height of the water droplet when the electric field is applied to the conductive water droplet and the height of the water droplet when the electric field is not applied.
상기 전도성 물방울은 전기장이 인가됨에 따라 퍼짐현상에 의해 상기 경사면을 따라 하강하여 상기 광선로 기판을 기준으로 그 높이가 감소하며, 상기 광원부에서 발생되는 광을 통과시키는 광 자극기.
The method of claim 12,
The conductive water droplets descend along the inclined surface by a spreading phenomenon as an electric field is applied, their height decreases with respect to the optical path substrate, and the optical stimulator passes light generated from the light source unit.
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