Transcranial ultrasound stimulation (TUS) method has been regarded as a promising tool for brain stimulation because of its noninvasive property and high spatial resolution. Before the clinical trial, conducting the animal experiments with mouse which has many models for human diseases are necessary. But the mouse should be fixed or under anesthesia for TUS because of the big and heavy ultrasound transducer. In this thesis, we solve the issues by fabricating a capacitive micro-machined ultrasonic transducer (CMUT) device based on MEMS technology. It is described that the process of designing and fabricating a device with a center frequency, size, focal length, ultrasonic intensity, and weight less than 1g to fit the structure of mice. In addition, we analyzed the fabricated device and stimulate the mouse brain using it. Ultimately, we attached the device to the mouse head tightly and safely, and applied the TUS to mouse which is in freely moving state.
초음파 뇌 자극 기술은 다른 기술들과 다르게 비침습적이며 상대적으로 작은 자극범위를 가질 수 있어서 활발히 연구되고 있다. 이러한 초음파 기술임상실험 이전에 인간의 질환모델을 가장 많이 가지고 있는 쥐를 통한 동물실험이 필수적인데, 너무 무거운 상용화된 초음파장치 때문에 쥐를 항상 고정시키거나 마취를 하여 실험을 해야 했었다. 본 학위 논문에서는 MEMS기술을 이용한 미세가공 정전용량형 초음파 트랜스듀서(CMUT)소자 제작을 통하여 위의 문제를 해결한다. 쥐의 구조에 맞는 중심주파수, 크기, 초점 거리, 초음파 세기를 가지며 무게는 1g 이하가 되게 소자를 디자인하고 제작하는 과정을 소개한다. 또한 제작한 소자를 분석해보고 직접 쥐에 자극해보며, 최종적으로는 쥐 머리에 부착하여 자유롭게 움직이는 상태인 쥐의 뇌에 초음파 자극을 해보았다.
