Impedance Regulation of MEA Electrodes Using Conductive Polymer Growth

In this paper, we present polymerization condition at which conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxytheophene) (PEDOT) known as bio-compatible material was grown on the MEA(Multi Electrode Array) electrodes and successively reduced the impedance of MEA electrodes. Proposed polymerization condition was selected to be similar to neural stimulation condition which is safe to neurons, so polymerization might be executed during the primary neural culture. We also examined the polymerization effect on the impedance of MEA electrodes. Proper impedance of MEA electrodes is essential for the neurophysiological studies such as neural stimulation and neural signal recording. Although several methods for impedance reduction have already been developed, all of them have difficulties acquiring desired impedance values in the case that initial impedances are quite different. Our method has a characteristic merit which can regulate excessively different initial impedance values. Key word: MEA, Conductive Polymer, Polymerization, Impedance Reduction, Neuron Culture 서 론 는 년대 말 개발이 된 이후 신경생리학 MEA 1970 , 연구에 있어서 연구를 위한 최적의 환경으 In vitro 로 생각되고 있다 란 금속 전극이 배열 .[1][2] MEA 형태로 배치된 일종의 배양 접시로서 배양된 신경 세포를 전기적으로 자극하고 전기적으로 기록할 수 있는 시스템을 제공한다 배양된 신경세포를 효과적 . 으로 전기 자극하고 발생되는 신경신호를 전기적으 , 로 읽어내기 위해서는 전극의 임피던스(Impedance) 가 아주 중요하다 임피던스가 너무 높으면 전하를 . 내보내거나 받아들이기 어렵고 열에 의한 노이즈가 커지는 단점이 있으며 반대로 임피던스가 너무 낮 , 으면 신호 대 잡음비 가 낮아져 신경신호가 노 (SNR) 이즈에 가려 보이지 않게 되는 문제가 발생한다 보 . 통 반도체 공정을 이용하여 제작되는 전극들 MEA 은 수십 수 의 초기 임피던스를 갖 kohm ~ Mohm 게 되며 이를 신경신호 측정에 적합한 수십 kohm 수백 으로 낮춰 사용한다 임피던스를 낮 ~ kohm . 추는 방법은 이미 여러 가지가 발표되었었 다 하지만 이들 방법 모두 원하는 임피던스 .[3][4] 값을 얻는 방법이 초기 임피던스에 의해 크게 좌우 되는 문제점들을 갖고 있다 예를 들어서 . Pt-Black 을 도금하는 경우 초기 임피던스 값에 따라서 도금 시간을 미세하게 조절해야 하는 어려움이 있다 본 . 논문에서는 전도성 고분자를 이용할 경우 이러한 , 어려움을 극복할 수 있음을 보인다. 전도성 고분자는 고분자 화합물의 일종으로 전기 전도성을 갖는 특이한 반도체 화합물로 이론적으로 는 도펀트 의 양에 따라 부도체에서부터 도 (Dopant) 체까지 다양한 전도성을 띄도록 하는 것이 가능하 다 본 논문에서 사용한 일명 라고 알려진 . PEDOT 는 몇몇 다른 poly(3,4-ethylenedioxytheophene) 전도성 고분자인 등과 poly aniline, poly pyrrole 함께 생체 적합성을 갖기 때문에 최근 신경생리학 연구에 점차 도입이 되고 있는 물질이다.[4][5][6]