JP2011036360A - Multifunctional electrode for nerve - Google Patents

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Hajime Mushiaki
元 虫明
Yoshihito Furusawa
義人 古澤
Yoshiya Matsuzaka
義哉 松坂
Kazuhiro Sakamoto
一寛 坂本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multifunctional electrode for nerves which has high strength and durability, can be inserted into the deep part of the brain, and can perform a plurality of functions even alone. <P>SOLUTION: A metal needle-like electrode body 11 has a groove 11d extending along the length direction on the side. A glass base 12 is provided in the groove 11d of the electrode body 11. The base 12 has a plurality of electrodes 13 provided on the surface at prescribed intervals, a flow channel hole 14, and a light waveguide 15 provided along the electrode body 11, as an additional function portion having functions other than insulation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、脳機能等の解明および治療を行うために、主に脳の内部に刺して使用される神経用多機能電極に関する。   The present invention relates to a multifunctional electrode for nerves that is mainly used by being stabbed inside the brain in order to elucidate and treat brain function and the like.

従来、脳機能を解明するために、脳内に電極を刺入し神経細胞の活動電位を測定することが行われている。この際に用いられる電極としては、一般に、表面にガラス等により絶縁処理が施された金属製の針による単電極（例えば、特許文献１〜３参照）が使用されている。また、単電極よりも多くの情報を得るために、複数のシリコン製の針により構成された多点電極も使用されている。   Conventionally, in order to elucidate brain function, electrodes have been inserted into the brain and action potentials of nerve cells have been measured. As the electrode used at this time, generally, a single electrode (for example, see Patent Documents 1 to 3) using a metal needle whose surface is insulated with glass or the like is used. Further, in order to obtain more information than a single electrode, a multipoint electrode constituted by a plurality of silicon needles is also used.

さらに、近年では、シリコン製の針の側面に各種のセンサを貼り付けた電極（例えば、特許文献４または５参照）が開発されている。   Furthermore, in recent years, an electrode (for example, see Patent Document 4 or 5) in which various sensors are attached to the side surface of a silicon needle has been developed.

特開昭６３−２３０１４９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-230149 特開平５−１２６７８２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-126782 特開２００３−２８７５１３号公報JP 2003-287513 A 特開２００６−６８４０３号公報JP 2006-68403 A 特開２００６−２３０９５５号公報JP 2006-230955 A

シリコン製の針により構成された電極や特許文献４および５に記載のシリコン製の針を使用した電極は、シリコンが脆く、折れたり割れたりしやすいため、脳硬膜を介しての刺入や脳深部への到達が困難であり、安全性に問題があるという課題があった。また、特許文献１〜３に記載の金属製の単電極は、脳の深部まで刺すことはできるが、１本で１点の電位測定しか行うことができず、多数の情報を得るのが困難であるという課題があった。   Since electrodes made of silicon needles and electrodes using silicon needles described in Patent Documents 4 and 5 are brittle and easy to break or crack, they can be inserted through the dura mater. There was a problem that it was difficult to reach the deep brain and there was a problem with safety. Moreover, although the metal single electrodes described in Patent Documents 1 to 3 can be stabbed to the deep part of the brain, only one point of potential measurement can be performed by one, and it is difficult to obtain a large amount of information. There was a problem of being.

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、強靱性・耐久性が高く、脳の深部まで刺すことができ、１本でも複数の機能を発揮することができる神経用多機能電極を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to such problems, has high toughness and durability, can pierce deep into the brain, and can perform a plurality of functions even by one. The object is to provide an electrode.

上記目的を達成するために、本発明に係る神経用多機能電極は、金属製で針状の電極本体と、前記電極本体の長さ方向に沿って、前記電極本体の側面または一部に設けられた基部と、前記基部に設けられ、絶縁以外の機能を有する付加機能部とを、有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the multifunctional electrode for nerves according to the present invention is provided on a side surface or a part of the electrode body along a length direction of the electrode body and a needle-like electrode body made of metal. And an additional function portion provided on the base portion and having a function other than insulation.

本発明に係る神経用多機能電極は、針状の電極本体が金属製であるため、強度が高く、脳の深部まで刺しても折れにくい。また、基部が、ガラス等の脆弱な構造物から成る場合であっても、金属製の電極本体により保護されるため、折れたり割れたりしにくい。このように、本発明に係る神経用多機能電極は、強靱性・耐久性が高く、例えば脳硬膜や脳深部への刺入に際し、破損することなく使用することができる。電極本体による電位測定の他に、付加機能部により絶縁以外の機能を有しているため、１本でも複数の機能を発揮することができる。   The multifunctional electrode for nerves according to the present invention has a high strength because the needle-like electrode body is made of metal, and is difficult to break even when pierced to the deep part of the brain. Even when the base is made of a fragile structure such as glass, it is protected by the metal electrode main body, and therefore is not easily broken or broken. As described above, the multifunctional electrode for nerve according to the present invention has high toughness and durability, and can be used without being damaged, for example, when inserted into the brain dura mater or deep brain. In addition to the potential measurement by the electrode body, the additional function unit has a function other than insulation, so even a single function can exhibit a plurality of functions.

本発明に係る神経用多機能電極は、脳などの被設置部に刺すとき、電極本体の先端の電位を測定することにより、神経細胞層への到達を鋭敏に確認でき、脳の内部に刺入するときのナビゲーションとして利用することができる。また、本発明に係る神経用多機能電極で、基部は素材として、ガラス、シリコン等各種酸化物からなる基剤、ポリマー素材、各種ゲル体などの使用が可能である。基部は、１つであっても複数であってもよい。   The multi-functional electrode for nerves according to the present invention can confirm the arrival at the nerve cell layer sharply by measuring the potential of the tip of the electrode body when stabbed in a placement part such as the brain, and stabs inside the brain. It can be used as navigation when entering. Moreover, in the multifunctional electrode for nerves according to the present invention, the base can be made of a base material made of various oxides such as glass and silicon, a polymer material, various gel bodies, and the like. There may be one or more bases.

本発明に係る神経用多機能電極で、前記付加機能部は前記基部の表面に所定の間隔で設けられた複数の電極を有していてもよい。この場合、多点で電位測定を行うことができ、１本でも単電極の場合より多くの情報を得ることができる。また、電極本体の先端と付加機能部の複数の電極との距離から、被設置部に刺入した際の深度を把握することができる。さらに、電極本体の先端を付加機能部の複数の電極に対する基準電極として用いることもできる。複数の電極は、脳内部などの異なる空間位置に分布する神経細胞の機能の違いや互いの相関関係を調べるため、電極本体の表面上に所定の間隔で設けられていることが好ましい。   In the multifunctional electrode for nerve according to the present invention, the additional function part may have a plurality of electrodes provided at a predetermined interval on the surface of the base part. In this case, potential measurement can be performed at multiple points, and even a single electrode can obtain more information than a single electrode. Moreover, the depth at the time of inserting in the installation part can be grasped from the distance between the tip of the electrode body and the plurality of electrodes of the additional function part. Furthermore, the tip of the electrode body can be used as a reference electrode for a plurality of electrodes of the additional function unit. The plurality of electrodes are preferably provided at predetermined intervals on the surface of the electrode body in order to examine the difference in function of nerve cells distributed in different spatial positions such as inside the brain and the correlation between them.

本発明に係る神経用多機能電極で、前記付加機能部は、前記電極本体に沿って設けられ、前記電極本体の先端側および末端側で開口した流路孔を有していてもよい。この場合、流路孔を利用して、薬剤や化学物質、遺伝子ベクターなどを脳などの内部に注入することができる。これにより、注入した薬剤などの刺激に対する脳などの反応を各種モニターによって測定することができる。また、流路孔を利用して、脳などの内部の物質を取得することもできる。流路孔は、基部の内部に加工形成するほか、PEEK樹脂やポリイミド樹脂やガラスなどによる微細管を用いてもよい。   In the multifunctional electrode for nerves according to the present invention, the additional function part may be provided along the electrode main body and may have a flow path hole opened on a front end side and a terminal end side of the electrode main body. In this case, a drug, a chemical substance, a gene vector, or the like can be injected into the brain or the like using the channel hole. Thereby, reaction of the brain etc. with respect to irritation | stimulation of the inject | poured chemical | medical agent etc. can be measured with various monitors. Moreover, it is also possible to acquire an internal substance such as a brain by using a flow path hole. The flow path hole may be formed inside the base portion, or a fine tube made of PEEK resin, polyimide resin, glass, or the like may be used.

本発明に係る神経用多機能電極で、前記付加機能部は、前記電極本体に沿って設けられた光導波路を有していてもよい。この場合、光導波路により、脳などの内部に光による刺激を与えることができるとともに、細胞の発する光を測定することができる。これにより、光の刺激に対する脳などの反応を各種モニターによって測定することができる。光導波路は、光透過性の素材からなるもので、使用する光の波長に応じて適宜選定されることが好ましい。素材としては、固体だけに限るものではなく、液体・気体を封止したものでもよい。例えば、光として紫外光を用いた場合には、石英・人工石英・透光性酸化物・各種液体・イオン性液体等が用いられる。また、可視光を用いた場合には、前述の素材の他にポリマー素材・ガラス等が使用可能である。また、赤外光を用いた場合には、CaF2、MgF2、Ge、ZnSe等の光学材料等が用いられる。これらの使用材料はほんの一例を示したもので、本発明はこれらの材料に限定されるものではない。光導波路は、これらの材料を細いファイバー状に加工し、屈折率を外周にむけて順次変化させた所謂クラッド型光ファイバー、もしくは表面に光反射層を設けた光ファイバー等に加工されたものであってもよい。また、既存の光ファイバーから成っていてもよい。 In the multifunctional electrode for nerves according to the present invention, the additional function part may have an optical waveguide provided along the electrode body. In this case, the optical waveguide can give light stimulation to the inside of the brain and the like, and can measure the light emitted by the cells. Thereby, the response of the brain or the like to light stimulation can be measured by various monitors. The optical waveguide is made of a light transmissive material, and is preferably selected as appropriate according to the wavelength of light to be used. The material is not limited to a solid, but may be a liquid or gas sealed. For example, when ultraviolet light is used as light, quartz, artificial quartz, translucent oxide, various liquids, ionic liquids, and the like are used. In addition, when visible light is used, a polymer material, glass, or the like can be used in addition to the aforementioned materials. When infrared light is used, an optical material such as CaF 2 , MgF 2 , Ge, ZnSe or the like is used. These materials used are only examples, and the present invention is not limited to these materials. The optical waveguide is processed into a so-called clad optical fiber in which these materials are processed into a thin fiber and the refractive index is sequentially changed toward the outer periphery, or an optical fiber having a light reflection layer provided on the surface. Also good. Moreover, you may consist of the existing optical fiber.

本発明に係る神経用多機能電極で、前記付加機能部は、被設置部からの情報を取得可能なセンサを有していてもよい。この場合、センサの種類に応じた、被設置部である脳などの内部の情報を得ることができる。センサは、脳などの内部の情報を取得可能なものであれば、いかなるものであってもよく、例えば、酵素型バイオセンサ等から成っている。センサは、１つであっても複数であってもよく、複数種類の組合せであってもよい。   In the multifunctional electrode for nerve according to the present invention, the additional function unit may include a sensor capable of acquiring information from the installation target. In this case, it is possible to obtain internal information such as the brain that is the installation part according to the type of sensor. The sensor may be any sensor as long as it can acquire internal information such as the brain, and is composed of, for example, an enzyme-type biosensor. There may be one or a plurality of sensors, or a combination of a plurality of types.

本発明に係る神経用多機能電極は、付加機能部として、複数の電極、流路孔、光導波路およびセンサのうち、複数を有していてもよい。この場合、被設置部に対して複数種類の経路を有することができ、それぞれが刺激とモニターの両面の作用を有することにより、相乗効果を得ることができる。つまり、複数の種類のモニターを行うだけでなく、１つの経路で与えた刺激を他の経路によってモニターするという双方向性の機能が得られる。例えば、流路孔を利用して、薬剤や化学物質、遺伝子ベクターなどを脳などの内部に注入し、注入した薬剤などの刺激に対する脳などの反応を、電極や光導波路、センサ等の各種モニターによって測定したり、光導波路により脳などの内部に光による刺激を与え、その光の刺激に対する脳などの反応を、電極や流路孔、センサ等の各種モニターによって測定したりすることができる。   The multifunctional electrode for nerve according to the present invention may have a plurality of electrodes, a flow path hole, an optical waveguide, and a sensor as the additional function part. In this case, it is possible to have a plurality of types of paths for the part to be installed, and a synergistic effect can be obtained by having both actions of the stimulus and the monitor. That is, it is possible to obtain a bidirectional function of not only performing a plurality of types of monitoring, but also monitoring a stimulus applied through one route through another route. For example, using a channel hole, drugs, chemical substances, gene vectors, etc. are injected into the brain, etc., and the reaction of the brain to the stimulation of the injected drugs, etc. is monitored by various monitors such as electrodes, optical waveguides, sensors, etc. It is possible to measure by the above, or to give a stimulus by light to the inside of the brain or the like by an optical waveguide, and to measure the reaction of the brain or the like to the stimulus of the light by various monitors such as an electrode, a channel hole or a sensor.

本発明に係る神経用多機能電極で、前記電極本体は側面または一部に、長さ方向に沿って伸びる溝を有し、前記基部は前記溝に設けられていることが好ましい。この場合、電極本体が金属製であるため、放電加工などにより溝の加工が容易である。また、基部を溝の内部に埋め込み接着することにより、基部の剥離や破損の危険性を低下させることができ、より耐久性を高めることができる。また、電極本体と基部との一体化は、キャスティングでの埋込み、接着剤での貼り付け、フィルムを用いてのラミネート、樹脂による封止などによって行われてもよい。   In the multifunctional electrode for nerve according to the present invention, it is preferable that the electrode body has a groove extending along a length direction on a side surface or a part thereof, and the base portion is provided in the groove. In this case, since the electrode body is made of metal, the groove can be easily processed by electric discharge machining or the like. Further, by embedding and bonding the base portion in the groove, the risk of peeling or breakage of the base portion can be reduced, and durability can be further increased. Further, the integration of the electrode main body and the base may be performed by embedding by casting, pasting with an adhesive, laminating using a film, sealing with a resin, or the like.

本発明に係る神経用多機能電極で、前記基部は前記電極本体の先端部を除いて、前記電極本体の側面を覆うよう設けられていてもよい。この場合、断面内で基部の面積を大きくすることができるため、より多くの付加機能部を設けることができる。この構成は、例えば、基部として電極本体の外周を覆う微細管を用いる方法や、複数の側面に基部を設置する方法などにより形成可能である。   In the multifunctional electrode for nerve according to the present invention, the base portion may be provided so as to cover a side surface of the electrode body except for a distal end portion of the electrode body. In this case, since the area of the base portion can be increased in the cross section, more additional function portions can be provided. This configuration can be formed by, for example, a method using a fine tube covering the outer periphery of the electrode body as the base, or a method of installing the base on a plurality of side surfaces.

本発明によれば、強靱性・耐久性が高く、脳の深部まで刺すことができ、１本でも複数の機能を発揮することができる神経用多機能電極を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the toughness and durability are high, and it can stab to the deep part of a brain, and can provide the multifunctional electrode for nerves which can exhibit a some function even with one.

本発明の実施の形態の神経用多機能電極を示す拡大正面図である。It is an enlarged front view which shows the multifunctional electrode for nerves of embodiment of this invention. 図１に示す神経用多機能電極の（ａ）側面図、（ｂ）正面図である。It is the (a) side view and (b) front view of the multifunctional electrode for nerves shown in FIG. 図１に示す神経用多機能電極の断面図である。It is sectional drawing of the multifunctional electrode for nerves shown in FIG. 本発明の実施の形態の神経用多機能電極の（ａ）溝および基部の変形例を示す断面図、（ｂ）基部が２枚のフィルム基板から成る変形例を示す断面図、（ｃ）基部が４枚のフィルム基板から成る変形例を示す断面図である。(A) Sectional drawing which shows the modification of a groove | channel and a base of the multifunctional electrode for nerves of embodiment of this invention, (b) Sectional drawing which shows the modification which a base consists of two film substrates, (c) Base It is sectional drawing which shows the modification which consists of four film substrates. 本発明の実施の形態の神経用多機能電極の、基部がガラス管から成る変形例を示す（ａ）断面図、（ｂ）拡大正面図である。It is (a) sectional drawing and (b) enlarged front view which show the modification which the base part consists of a glass tube of the multifunctional electrode for nerves of embodiment of this invention.

以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図５は、本発明の実施の形態の神経用多機能電極を示している。
図１乃至図３に示すように、神経用多機能電極１０は、電極本体１１と基部１２と複数の電極１３と流路孔１４と光導波路１５とを有している。なお、複数の電極１３、流路孔１４、および光導波路１５が付加機能部を構成している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5 show a multifunctional electrode for nerves according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 1 to 3, the multifunctional electrode 10 for nerve includes an electrode body 11, a base portion 12, a plurality of electrodes 13, a flow path hole 14, and an optical waveguide 15. Note that the plurality of electrodes 13, the channel holes 14, and the optical waveguide 15 constitute an additional function unit.

電極本体１１は、タングステン製で、先端部１１ａがテーパー状に加工されて尖った針状を成している。電極本体１１は、側面に、長さ方向に沿って伸びる溝１１ｄを有している。溝１１ｄは、矩形状の断面形状を成し、テーパー状の先端部１１ａの付け根付近から末端１１ｃまで伸びるよう形成されている。電極本体１１は、先端部１１ａの尖った先端１１ｂを除いて、表面がパリレンやエポキシなどで絶縁コーティングされている。電極本体１１は、先端１１ｂが電極として機能するよう構成されている。   The electrode body 11 is made of tungsten, and the tip end portion 11a is processed into a tapered shape to form a sharp needle shape. The electrode main body 11 has a groove 11d extending on the side surface along the length direction. The groove 11d has a rectangular cross-sectional shape, and is formed so as to extend from the vicinity of the base of the tapered tip portion 11a to the end 11c. The electrode body 11 has an insulating coating on its surface with parylene, epoxy or the like, except for the sharp tip 11b of the tip 11a. The electrode body 11 is configured such that the tip 11b functions as an electrode.

基部１２は、ガラス製で、細長く形成されている。基部１２は、角棒状で、電極本体１１の溝１１ｄと同じ、幅、高さ、および長さを有している。基部１２は、電極本体１１の長さ方向に沿って、電極本体１１の側面の溝１１ｄの内部に接着剤で固定されている。基部１２は、下層が長さ方向に沿った２つの管状の中空部を有する石英管１２ａで構成されている。   The base 12 is made of glass and is elongated. The base 12 has a rectangular bar shape and has the same width, height, and length as the groove 11 d of the electrode body 11. The base 12 is fixed with an adhesive inside the groove 11 d on the side surface of the electrode body 11 along the length direction of the electrode body 11. The base 12 is composed of a quartz tube 12a having two tubular hollow portions whose lower layers are along the length direction.

複数の電極１３は、基部１２の表面に露出するよう設けられている。各電極１３は、電極本体１１の先端１１ｂの側から、電極本体１１の長さ方向に沿って所定の間隔で設けられている。各電極１３は、基部１２の表層に加工されて埋め込まれた配線１３ａにより、電極本体１１の末端１１ｃの側に設けられた複数の端子と接続されている。   The plurality of electrodes 13 are provided so as to be exposed on the surface of the base 12. The electrodes 13 are provided at predetermined intervals along the length direction of the electrode body 11 from the tip 11b side of the electrode body 11. Each electrode 13 is connected to a plurality of terminals provided on the end 11 c side of the electrode body 11 by wiring 13 a processed and embedded in the surface layer of the base 12.

流路孔１４は、基部１２の石英管１２ａの一方の中空部により形成されている。流路孔１４は、電極本体１１に沿って、電極本体１１の先端１１ｂの側から末端１１ｃの側まで伸びるよう設けられている。流路孔１４は、電極本体１１の先端１１ｂの側および末端１１ｃの側に、それぞれ開口を有している。   The channel hole 14 is formed by one hollow portion of the quartz tube 12 a of the base portion 12. The channel hole 14 is provided along the electrode body 11 so as to extend from the tip 11b side of the electrode body 11 to the end 11c side. The channel hole 14 has an opening on the tip 11b side and the end 11c side of the electrode body 11, respectively.

光導波路１５は、光ファイバーから成り、基部１２の石英管１２ａの他方の中空部の内部に挿入されている。光導波路１５は、電極本体１１に沿って、電極本体１１の先端１１ｂの側から末端１１ｃの側まで伸びるよう設けられている。光導波路１５は、電極本体１１の先端１１ｂの側および末端１１ｃの側で、それぞれ露出している。   The optical waveguide 15 is made of an optical fiber, and is inserted into the other hollow portion of the quartz tube 12 a of the base portion 12. The optical waveguide 15 is provided along the electrode body 11 so as to extend from the tip 11b side of the electrode body 11 to the end 11c side. The optical waveguide 15 is exposed on the tip 11b side and the end 11c side of the electrode body 11, respectively.

神経用多機能電極１０は、電極本体１１の末端１１ｃにコネクタ１６を接続して使用される。コネクタ１６は、基部１２の電極本体１１の末端１１ｃの側に設けられた各端子や流路孔１４の開口、光導波路１５の露出部に接続可能に構成されている。神経用多機能電極１０は、コネクタ１６を介して、電極本体１１の先端１１ｂや各電極１３の電位を測定したり、流路孔１４に物質を注入したり、光導波路１５に光を通したりするようになっている。   The nerve multifunctional electrode 10 is used by connecting a connector 16 to a terminal 11 c of the electrode body 11. The connector 16 is configured to be connectable to each terminal provided on the end 11 c side of the electrode body 11 of the base portion 12, the opening of the channel hole 14, and the exposed portion of the optical waveguide 15. The multifunctional electrode 10 for nerves measures the potential of the tip 11b of the electrode body 11 and each electrode 13 through the connector 16, injects a substance into the flow path hole 14, or passes light through the optical waveguide 15. It is supposed to be.

なお、具体的な一例では、電極本体１１は、長さが４０ｍｍ、直径が３５０μｍであり、先端部１１ａが、長さ方向に対して約１０度の角度でテーパー加工されている。また、電極本体１１の溝１１ｄは、幅が２４０μｍ、深さが１７０μｍである。電極１３は、８個から成り、それぞれの間隔は約１５０μｍである。   In a specific example, the electrode body 11 has a length of 40 mm and a diameter of 350 μm, and the tip end portion 11 a is tapered at an angle of about 10 degrees with respect to the length direction. The groove 11d of the electrode body 11 has a width of 240 μm and a depth of 170 μm. The electrode 13 consists of eight pieces, and the interval between each is about 150 μm.

次に、作用について説明する。
神経用多機能電極１０は、脳機能の解明および治療を行うために、脳の内部に刺して使用される。神経用多機能電極１０は、針状の電極本体１１がタングステン製であるため、強度が高く、脳の深部まで刺しても折れにくい。また、本来脆弱な構造物であるガラス製の基部１２が、金属針状の電極本体１１の溝１１ｄに収納されることにより保護されるため、折れたり割れたりしにくい。このように、神経用多機能電極１０は、強靱性・耐久性が高く、脳硬膜や脳深部への刺入に際し、破損することなく使用することができる。また、耐久性が高いため、必要に応じて長さを長くすることもできる。 Next, the operation will be described.
The multifunctional electrode 10 for nerve is used by being stabbed inside the brain in order to elucidate and treat the brain function. Since the needle-like electrode body 11 is made of tungsten, the multifunctional electrode 10 for nerve is high in strength and hardly breaks even when pierced to the deep part of the brain. Further, since the glass base 12 which is originally a fragile structure is protected by being housed in the groove 11d of the metal needle-like electrode body 11, it is difficult to break or break. Thus, the nerve multifunctional electrode 10 has high toughness and durability, and can be used without being damaged when inserted into the dura mater or deep brain. Moreover, since durability is high, it can also lengthen as needed.

神経用多機能電極１０は、電極本体１１の先端１１ｂで電位を測定することができるとともに、各電極１３により多点での電位測定を行うことができる。また、流路孔１４を利用して、薬剤や化学物質、遺伝子ベクターなどを脳の内部に注入することができる。さらに、光導波路１５により、脳の内部に光による刺激を与えることもできるとともに、細胞の発する光を測定することができる。流路孔１４から注入した薬剤などの刺激に対する脳の反応を、電極本体１１の先端１１ｂや各電極１３、光導波路１５によって測定したり、光導波路１５からの光の刺激に対する脳の反応を、電極本体１１の先端１１ｂや各電極１３、流路孔１４を利用して測定したりすることができる。このように、神経用多機能電極１０は、電極本体１１による電位測定の他に、絶縁以外の機能を有しており、１本でも多点電位測定、薬剤注入、光照射などの複数の機能を発揮することができる。また、脳に対して複数種類の経路を有するため、それぞれが刺激とモニターの両面の作用を有することにより、相乗効果を得ることができる。つまり、複数の種類のモニターを行うだけでなく、１つの経路で与えた刺激を他の経路によってモニターするという双方向性の機能が得られる。神経用多機能電極１０によれば、従来の単電極より多くの情報を得ることができる。   The nerve multifunctional electrode 10 can measure the potential at the tip 11 b of the electrode body 11 and can measure the potential at multiple points with each electrode 13. In addition, drugs, chemical substances, gene vectors, and the like can be injected into the brain using the channel hole 14. Further, the optical waveguide 15 can give light stimulation to the inside of the brain and can measure the light emitted by the cells. The response of the brain to a stimulus such as a drug injected from the channel hole 14 is measured by the tip 11b of the electrode body 11, each electrode 13, and the optical waveguide 15, or the response of the brain to the stimulation of light from the optical waveguide 15 is It can be measured using the tip 11b of the electrode body 11, each electrode 13, and the flow path hole 14. As described above, the multifunctional electrode 10 for nerve has functions other than the insulation in addition to the potential measurement by the electrode body 11, and even a single function includes a plurality of functions such as multipoint potential measurement, drug injection, and light irradiation. Can be demonstrated. In addition, since there are a plurality of types of pathways for the brain, a synergistic effect can be obtained by having both functions of stimulation and monitoring. That is, it is possible to obtain a bidirectional function of not only performing a plurality of types of monitoring, but also monitoring a stimulus applied through one route through another route. According to the multifunctional electrode 10 for nerves, more information can be obtained than the conventional single electrode.

神経用多機能電極１０は、脳に刺すとき、電極本体１１の先端１１ｂの電位を測定することにより、脳皮質の神経細胞層への到達を鋭敏に確認することができる。また、神経細胞層への到達を確認した位置から、脳の内部に向かって刺した長さにより、脳の内部に刺さった深さを把握することができる。このため、各電極１３や流路孔１４、光導波路１５の位置を、脳の内部に確実に配置することができるとともに、脳の内部での位置を把握したり、調整したりすることもできる。また、電位記録時に、先端１１ｂを基準電極、各電極１３を記録電極として用いることもできる。このように、神経用多機能電極１０では、電極本体１１の先端１１ｂの電位を測定して、脳の内部に設置するときのナビゲーションや基準電極として利用することができる。   When the nerve multifunctional electrode 10 is stabbed into the brain, the potential of the tip 11b of the electrode main body 11 can be measured, whereby the arrival of the brain cortex to the nerve cell layer can be confirmed sharply. In addition, the depth of penetration into the inside of the brain can be grasped from the position where the arrival to the nerve cell layer is confirmed and the length of the penetration into the inside of the brain. For this reason, while being able to arrange | position the position of each electrode 13, the flow-path hole 14, and the optical waveguide 15 reliably in the inside of a brain, the position in the inside of a brain can also be grasped | ascertained and adjusted. . At the time of potential recording, the tip 11b can be used as a reference electrode, and each electrode 13 can be used as a recording electrode. Thus, the nerve multifunctional electrode 10 can be used as a navigation or reference electrode when the potential of the tip 11b of the electrode body 11 is measured and placed inside the brain.

神経用多機能電極１０で、各電極１３は、電極本体１１の長さ方向に沿って所定の間隔で設けられているため、脳の内部の深さ方向で異なる細胞層における機能の違いや互いの相互関係を調べることができる。神経用多機能電極１０は、電極本体１１が金属製であるため、溝１１ｄの加工が容易である。また、基部１２がガラス製であるため、各電極１３や配線の加工、流路孔１４、光導波路１５の設置が容易である。基部１２を溝１１ｄの内部に埋め込み接着しているため、基部１２の剥離や破損の危険性を低下させることができ、より耐久性を高めることができる。   In the nerve multifunctional electrode 10, each electrode 13 is provided at a predetermined interval along the length direction of the electrode body 11. Can be examined. Since the electrode main body 11 is made of metal, the multi-function electrode for nerve 10 can easily process the groove 11d. Further, since the base 12 is made of glass, it is easy to process each electrode 13 and wiring, and install the flow path hole 14 and the optical waveguide 15. Since the base 12 is embedded and bonded inside the groove 11d, the risk of peeling or breakage of the base 12 can be reduced, and durability can be further increased.

なお、神経用多機能電極１０は、基部１２に、脳からの情報を取得可能な各種のセンサを有していてもよい。この場合、センサの種類に応じた、脳の内部の情報を得ることができる。センサは、脳の内部の情報を取得可能なものであれば、いかなるものであってもよく、例えば、酵素型バイオセンサ等から成っている。センサは、１つであっても複数であってもよく、複数種類の組合せであってもよい。   In addition, the multifunctional electrode 10 for nerves may have various sensors that can acquire information from the brain at the base 12. In this case, information inside the brain according to the type of sensor can be obtained. The sensor may be any sensor as long as it can acquire information inside the brain, and is composed of, for example, an enzyme-type biosensor. There may be one or a plurality of sensors, or a combination of a plurality of types.

また、図４（ａ）に示すように、神経用多機能電極１０で、電極本体１１が、互いに側面の反対側に、長さ方向に沿って伸びる１対の溝２１ｄを有し、基部１２が、各溝２１ｄに設けられた１対の樹脂製基部２２ａ、２２ｂと、樹脂製基部２２ａの表面に貼り付けられたポリマー基剤による薄型フィルム基板から成るフィルム基部２２ｃとから成り、複数の電極１３がフィルム基部２２ｃの表面に設けられ、流路孔１４が微細管から成り、樹脂製基部２２ｂに設けられ、光導波路１５が光ファイバ製で、樹脂製基部２２ａに設けられていてもよい。   Also, as shown in FIG. 4A, in the multifunctional electrode 10 for nerve, the electrode body 11 has a pair of grooves 21d extending along the length direction on the opposite sides of each other, and the base 12 Comprises a pair of resin bases 22a and 22b provided in each groove 21d, and a film base 22c made of a thin film substrate made of a polymer base attached to the surface of the resin base 22a. 13 may be provided on the surface of the film base 22c, the flow path hole 14 may be formed of a fine tube, provided in the resin base 22b, and the optical waveguide 15 may be made of an optical fiber and provided in the resin base 22a.

図４（ｂ）および（ｃ）に示すように、神経用多機能電極１０は、電極本体１１の複数の側面に、長さ方向に沿ってフィルム基板から成る複数の基部１２が貼り付けられ、各基部１２に複数の電極１３などの付加機能部が設けられていてもよい。基部１２のフィルム基板は、図４（ｂ）に示す一例では、電極本体１１の反対側の側面に２枚貼り付けられ、図４（ｃ）に示す一例では、電極本体１１の４つの側面に４枚貼り付けられている。   As shown in FIGS. 4B and 4C, the multifunctional electrode 10 for nerve has a plurality of base portions 12 made of a film substrate attached to a plurality of side surfaces of the electrode body 11 along the length direction. Additional functions such as a plurality of electrodes 13 may be provided on each base 12. In the example shown in FIG. 4B, two film substrates of the base 12 are affixed to the opposite side surface of the electrode body 11, and in the example shown in FIG. Four sheets are pasted.

図５に示すように、神経用多機能電極１０で、基部１２は、ガラス管から成り、電極本体１１の先端部１１ａを除いて、電極本体１１の側面を覆うよう設けられていてもよい。この場合、断面内で基部１２の面積を大きくすることができるため、より多くの付加機能部を設けることができる。   As shown in FIG. 5, in the neurological multifunctional electrode 10, the base portion 12 is made of a glass tube, and may be provided so as to cover the side surface of the electrode body 11 except for the distal end portion 11 a of the electrode body 11. In this case, since the area of the base portion 12 can be increased in the cross section, more additional function portions can be provided.

神経用多機能電極１０は、主に脳内への刺入によって用いられるが、脊髄、末梢神経も対象となる。多数の電極１３から成る導電路を有するため、多点電極として異なる神経細胞から同時に情報取得ができる。また、光導波路１５、流路孔１４、各種センサなどを１本の電極内に実装することにより、それぞれの経路において双方向性に刺激と測定とを行うことができる。このため、電極の多点化という性能向上に留まらず、生化学的、生体光工学的、遺伝子工学的、免疫組織学的手法などの技術の融和を図ることができ、脳など神経機能の解明に留まらず脳疾患などの治療にも利用することができる。   The multifunctional electrode 10 for nerve is mainly used by insertion into the brain, but the spinal cord and peripheral nerve are also targeted. Since it has a conductive path composed of a large number of electrodes 13, it can simultaneously acquire information from different nerve cells as a multipoint electrode. Further, by mounting the optical waveguide 15, the channel hole 14, and various sensors in one electrode, stimulation and measurement can be performed bidirectionally in each path. For this reason, not only the performance improvement of multi-point electrodes, but also the integration of technologies such as biochemical, biophotonic engineering, genetic engineering, and immunohistological techniques, and elucidation of neurological functions such as the brain It can also be used to treat brain diseases.

１０ 神経用多機能電極
１１ 電極本体
１１ａ 先端部
１１ｂ 先端
１１ｃ 末端
１１ｄ 溝
１２ 基部
１２ａ 石英管
１３ 電極
１３ａ 配線
１４ 流路孔
１５ 光導波路
１６ コネクタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multifunctional electrode for nerves 11 Electrode main body 11a Tip part 11b Tip 11c Terminal 11d Groove 12 Base 12a Quartz tube 13 Electrode 13a Wiring 14 Channel hole 15 Optical waveguide 16 Connector

Claims (7)

金属製で針状の電極本体と、
前記電極本体の長さ方向に沿って、前記電極本体の側面または一部に設けられた基部と、
前記基部に設けられ、絶縁以外の機能を有する付加機能部とを、
有することを特徴とする神経用多機能電極。 A metal needle-like electrode body;
A base provided on a side surface or part of the electrode body along the length direction of the electrode body;
An additional function part provided on the base and having a function other than insulation;
A multifunctional electrode for nerves, comprising: 前記付加機能部は前記基部の表面に所定の間隔で設けられた複数の電極を有することを、特徴とする請求項１記載の神経用多機能電極。   The multifunctional electrode for nerve according to claim 1, wherein the additional function unit includes a plurality of electrodes provided at a predetermined interval on a surface of the base. 前記付加機能部は、前記電極本体に沿って設けられ、前記電極本体の先端側および末端側で開口した流路孔を有することを、特徴とする請求項１または２記載の神経用多機能電極。   3. The multifunctional electrode for nerve according to claim 1, wherein the additional function part is provided along the electrode body and has a channel hole opened at a distal end side and a distal end side of the electrode body. . 前記付加機能部は、前記電極本体に沿って設けられた光導波路を有することを、特徴とする請求項１、２または３記載の神経用多機能電極。   The multifunctional electrode for nerve according to claim 1, wherein the additional function part includes an optical waveguide provided along the electrode body. 前記付加機能部は、被設置部からの情報を取得可能なセンサを有することを、特徴とする請求項１、２、３または４記載の神経用多機能電極。   The multifunctional electrode for nerve according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the additional function unit includes a sensor capable of acquiring information from the installation unit. 前記電極本体は側面または一部に、長さ方向に沿って伸びる溝を有し、
前記基部は前記溝に設けられていることを、
特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の神経用多機能電極。 The electrode body has a groove extending along a length direction on a side surface or a part thereof,
The base is provided in the groove;
The multifunctional electrode for nerve according to claim 1, 2, 3, 4 or 5. 前記基部は前記電極本体の先端部を除いて、前記電極本体の側面を覆うよう設けられていることを、特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の神経用多機能電極。

The multifunctional device for nerve according to claim 1, wherein the base portion is provided so as to cover a side surface of the electrode body except for a distal end portion of the electrode body. electrode.

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