JP2011512991A - 折り畳むことができる移植可能な電極アレイアセンブリおよび該アセンブリを移植するためのツール - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、脊髄30を取り巻いている硬膜31の上に配置された本発明の電極アレイアセンブリ28の斜視図である。図2〜図4に最もよく見られるように、電極アレイアセンブリ28は、図3および図4で明らかにされるフレーム32を備えている。フレーム32は、非線形形状に成形可能かつ折畳み可能な超弾性材料の薄片から形成されている。フレーム32は、非導電性基板34を支持している。基板34は、フレーム32の表面の全体をほぼ覆っている。多数の互いに離間した電極36が、この基板34上に配置されている。
以下、まず図5を参照して、アセンブリ28の電極36,導電性トレース38,および導電性扇状部39を形成するプロセスステップについて説明する。まず、略2μmの厚みを有する酸化シリコン層122が、シリコンウエハ120の露出面上に形成される。さらに説明しないが、電極アレイアセンブリ28を形成する材料の層を堆積させる各ステップの後、材料層の厚みが確認され、露出面が洗浄されることを理解されたい。以下に説明するように、酸化シリコン層122は、部分的に作製されたアセンブリ28のための犠牲層として機能するものである。
アセンブリは、折り畳まれているので、経皮挿入用のカニューレまたは導入ニードルの管腔内に配置されることが可能である。具体的には、略7mmの幅を有する本発明の電極アレイアセンブリは、5つの区域に折り畳まれ、これらの区域の各々は、電極36の列を備えており、最も広い軸の直径が3mm未満の管腔を有するカニューレ内に装着可能であることが見出されている。
図35および図36は、本発明によって構成された電極アレイアセンブリ290を示している。電極アレイアセンブリ290は、組織の一部に配置されるように設計されている。例えば、アセンブリ290は、脊髄硬膜31(図1)の一部の上に配置されるように、湾曲させることが可能である。アセンブリ290は、多数の個々の電極292を備えている。電極292は、電流ソースおよび電流シンクに選択的に結合されるようになっている。電流ソースおよび電流シンクが作動されると、電流が、1つまたは複数の電流ソースに結合された1つまたは複数の電極292から、アセンブリ290の下に位置する組織の領域を通って、1つまたは複数の電流シンクに結合された1つまたは複数の電極292に流れることになる。駆動モジュール294が、電極292を電流ソースおよび電流シンクに選択的に結合するようになっている。駆動モジュール294は、アセンブリの近位端に位置している。(ここで、「近位側」は、図35の下方に位置するアセンブリ端に向かう側を意味し、「遠位側」は、図35の上方に位置するアセンブリ端に向かう側を意味している)。
本発明の電極アレイアセンブリ28,290は、それぞれ、電流が電極36,292の異なる組合せ間で同時にソーシングおよびシンキングされるように設計されている。図47B〜図47Eは、アレイ290の異なる操作モードにおいて、8つの線状に離間した電極292a〜292hの組にソーシングおよびシンキングされる電流の大きさを表している図である。図47Aは、ある瞬間に、電極292a〜292hのどの1つが電流ソースまたは電流シンクとして機能するかを示す図47B〜図47Eの参照キーを表す図である。図47B〜図47Eにおいて、「+」記号は、電流ソースとして機能する電極を表し、「−」記号は、電流シンクとして機能する電極を表している。図47B〜図47Eにおけるスカラー数は、ソーシングまたはシンキングされる電流の相対的な大きさを示している。
以上の説明は、本発明の特定の態様を対象としたものであることを理解されたい。本発明の他の態様が、ここに記載されたものと異なる特徴を有していてもよい。例えば、電極アレイアセンブリ28,290は、選択的に互いに組み合わされてもよい。
Claims (35)
- 生体内に挿入可能な材料から形成された構造部材からなるアクセスカニューレ(250)であって、前記部材は、主直径および遠位端を有する管腔(251)を画定するように形作られており、前記管腔は、前記遠位端で開いている、アクセスカニューレ(250)と、
電極アレイ(28,290)であって、
折畳み可能または巻込み可能であると共に、折り畳まれたまたは巻き込まれた状態から拡げられたときに折り畳まれていないまたは巻き込まれていない状態に戻ることができる柔軟材料から形成されたフレーム(32,350)であって、前記フレームは、前記アクセスカニューレ管腔の前記主直径よりも大きい幅を有しており、前記フレームは、前記アクセスカニューレ管腔内に配置されるように折り畳まれるかまたは巻き込まれるようになっている、フレーム(32,350)と、
前記フレーム上に配置された少なくとも1つの電極(36,292)と、
を備えている電極アレイ(28,290)と、
を備えており、
前記フレーム(32,350)は、前記フレーム(32,350)の一部であって前記フレームの周囲区域(53,320)から分離されている少なくとも1つのタブ(55,318)を画定するように、さらに形成されており、
前記少なくとも1つの電極(36,292)は、前記少なくとも1つのタブ上に配置されており、
前記フレームが前記アクセスカニューレ管腔(251)内に配置されるとき、前記少なくとも1つの電極(36,292)が載置されている前記少なくとも1つのタブ(55,318)は、前記フレーム(32,350)の前記周囲区域(53,320)が折り畳まれるかまたは巻き込まれる程度に対して、より少なく折り畳まれるかまたは巻き込まれるようになっていることを特徴とする、電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記フレーム(32)は、スロット(54)を画定するように形成されており、前記スロットは、前記タブを前記フレームの前記周囲区域から分離するために、前記タブに隣接して配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。
- 前記スロット(54)は、前記少なくとも1つのタブの前後縁を画定するように前記タブの周囲に配置されており、前記前縁および後縁は、互いに向き合っており、
前記フレーム(32)は、前記少なくとも1つのタブの前記前縁および後縁と交差する、前記フレームの折目(262,264,266,268)の周りに折り畳まれるかまたは巻き込まれるようになっていることを特徴とする、請求項2に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記スロットは、前記少なくとも1つのタブの前記前縁を画定している上区域(56)と、前記上区域(56)から延在して、前記少なくとも1つのタブの側縁を画定している側区域(58)と、前記側区域から前記前区域と平行に延在して、前記タブの前記後縁を画定している底区域(60)とを有するように形成されていることを特徴とする、請求項2または3に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。
- 前記フレーム(32,350)は、金属から形成されており、
非導電性基板(34,354)が、前記少なくとも1つの電極(36,292)が前記基板の上に配置されるように、前記フレームの上に少なくとも部分的に配置されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記フレーム(32,350)は、複数のタブ(55,318)を形成するように形作られており、前記複数のタブ(55,318)は、互いに離間しており、かつ前記タブの前記縦軸が同一線上にあるように、一直線に並べられており、
前記電極(36,292)は、前記タブ(55,318)の少なくとも2つの上に配置されており、
前記フレームは、前記タブの前記縦軸と少なくとも平行に延在している折目(262,264,268,446,448)に沿って、折り畳まれるかまたは巻き込まれるようになっていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記フレーム(32,350)は、互いに横方向に離間した複数の列に配置された複数のタブ(55,318)を形成するように、形作られており、前記タブの各列は、互いに縦方向に離間していると共に同一直線上にある縦軸を有するように一直線に並んでいる複数のタブを含んでおり、
前記電極(36,292)は、前記タブの少なくとも2つの上に配置されており、
前記フレーム(350)は、前記タブの前記列の1つの前記縦軸に少なくとも平行に延在している少なくとも1つの折目(262,264,266,268,446,448)に沿って折り畳まれるかまたは巻き込まれるようになっていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記電極アレイは、折畳みまたは折曲げを受けない端区域(43,296)を有するように、形作られており、
前記少なくとも1つの電極の作動を調整するための駆動モジュール(45,294)が、折畳みまたは折曲げを受けない前記電極アレイ端区域に取り付けられていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記少なくとも1つの電極は、
導電性ベース層(76)と、
前記ベース層から上方に延在している複数の導電性ボタン(86)であって、互いに離間しており、各々が電流を組織に印加するための材料から選択的に位置決めされたヘッドを有している、導電性ボタン(86)と、
前記導電性ボタン間において前記ベース層の上に配置された絶縁材料の層(72)であって、前記導電性ボタンの前記ヘッドを露出させる開口(92)を有している、絶縁材料の層(72)と、
を備えていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電極アレイ及び展開アセンブリ。 - 前記電極の少なくとも1つは、
導電性ベース層(293)と、
前記ベース層に接合された導電性材料の層(396)であって、前記導電性材料の層(396)の表面は、前記電極が配置される組織と前記電極との間に界面を形成することになる、導電性材料の層(396)と、
前記導電材料の電極層の上に配置された絶縁材料の層(398)であって、前記導電性材料の層(396)の互いに離間した区域を露出させる開口(399)を有している、絶縁材料の層(398)と、
を備えていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記電極アレイ(28)は、
互いに向き合った前部および後部を有するヘッド(40)であって、電極が載置された前記タブ(55)は、前記ヘッド上に配置されており、かつ前記タブのそれぞれの列の縦軸が前記ヘッドの前記前部から前記後部に延在するように配列されており、前記ヘッドは、前記導入具管腔内に配置されるように、巻き込まれるかまたは折り畳まれるようになっている、ヘッド(40)と、
前記ヘッドから離間した足部(43)であって、前記電極アレイアセンブリが前記導入具管腔内に配置されるとき、折畳みまたは折曲げを受けないようになっている足部(43)と、
前記足部に延在している互いに離間した箇所において、前記ヘッドの前記後部から延在している複数の脚部(41)と、
を有するように形作られていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記電極アレイ(290)は、
少なくとも2つの互いに離間したブリッジ(302,304,306)であって、前記ブリッジの各々は、前記タブ(318)の少なくとも1つを有しており、2つの互いに隣接するブリッジ上の前記タブは、互いに向き合っており、かつ互いに離間しており、前記ブリッジは、少なくとも1つのブリッジが前記ブリッジの第2のものの上に配置されるように折畳み可能または折曲げ可能となるように、一緒に接続されている、ブリッジ(302,304,306)と、
前記ブリッジ間に延在している少なくとも1つのビーム(320)であって、前記第1のブリッジが前記第2のブリッジの上に折り畳まれたときに曲がるように、折曲げ可能になっており、かつ前記タブ(318)から離間している、少なくとも1つのビーム(320)と、
を有するように形作られていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記フレーム(32,350)は、超弾性材料から形成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。
- 前記アクセスカニューレ(250)は、遠位端開口(252)を有しており、
展開カニューレ(240)が、前記アクセスカニューレ(250)の前記管腔(251)内に配置されており、前記展開カニューレは、管腔(242)を有しており、前記アクセスカニューレの前記遠位端開口(252)を通って、前記アクセスカニューレの前記管腔(251)から拡張することができると共に該管腔(251)内に後退することができるようになっており、
前記電極アレイ(28,290)は、前記展開カニューレの前記管腔(242)内に配置されるように折り畳まれるかまたは折り曲げられるようになっていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 生体組織に移植される電極アレイ(290)であって、
巻込み可能または折畳み可能であると共に、折り畳まれていないまたは巻き込まれていない形状に戻ることができる材料から形成されたフレーム(350)と、
前記フレーム上に配置された複数の電極(292)であって、電流を前記電極が配置された組織にソーシングさせることができ、または該組織からシンキングさせることができる通電材料から形成されている、複数の電極(292)と、
を備えており、
前記フレーム(350)は、複数の互いに離間したブリッジ(302,304,306)を有するように形成されており、前記ブリッジの各々は、該ブリッジから外方に延在している少なくとも1つのタブ(318)を有しており、前記ブリッジの1つの少なくとも1つのタブは、第2のブリッジに向かって延在しており、前記タブは、前記第2のブリッジから離間かつ隔離されており、前記ブリッジは、少なくとも1つのブリッジが前記ブリッジの第2のものの上/下に配置されるように折畳みまたは巻込み可能になるように、配置されており、
少なくとも1つのビーム(320)が、前記第1のブリッジと前記第2のブリッジとの間に延在しており、前記少なくとも1つのビームは、前記タブから離間しており、前記第1のブリッジが前記第2のブリッジの上に折畳み/折曲げされたときに、折畳み/折曲げされるようになっており、
前記電極(292)は、前記タブ上に配置されていることを特徴とする、電極アレイ。 - 前記タブは、前記第1のブリッジ(302)が前記第2のブリッジ(304)の上/下に折畳み/折曲げされたとき、前記第1のブリッジから延在している前記タブ(318)の少なくとも1つが、前記第2のブリッジから延在している前記タブの少なくとも1つの上/下に配置されるように、配列されていることを特徴とする、請求項15に記載の電極アレイ。
- 前記フレーム(350)は、少なくとも3つのブリッジ(302,304,306)を画定するように形成されており、前記ブリッジの各々は、前記ブリッジの隣接するものに対して折畳み可能になっており、
前記ビーム(320)の少なくとも1つは、前記ブリッジの各隣接対間に延在していることを特徴とする、請求項15または16に記載の電極アレイ。 - 前記少なくとも3つのブリッジは、前記ブリッジが互いに重なり合うように折畳み/折曲げ可能になるように、配置されていることを特徴とする、請求項17に記載の電極アレイ。
- 前記ブリッジ(302,304,306)の少なくとも1つは、該ブリッジの両側から外方に延在している電極保持タブ(318)を備えていることを特徴とする、請求項15〜18のいずれか一項に記載の電極アレイ。
- 2つの互いに離間したビーム(320)が、互いに離間している前記隣接ブリッジ間に延在しており、前記ビーム間にはタブが存在しておらず、
柔軟膜(322)が、前記互いに離間したビーム間に延在していることを特徴とする、請求項15〜19のいずれか一項に記載の電極アレイ。 - 前記フレーム(350)は、超弾性材料から形成されており、
前記柔軟膜(322)は、前記フレームを形成している材料と異なる材料から形成されていることを特徴とする、請求項21に記載の電極アレイ。 - 前記ブリッジ(302,304,306)は、端子パッド(296)から延在しており、前記ブリッジの少なくとも1つは、前記端子パッドに対して折畳み/折曲げ可能になっており、
前記電極(292)の作動を調整するための駆動モジュール(294)が、前記端子パッド上に配置されていることを特徴とする、請求項15〜22のいずれか一項に記載の電極アレイ。 - 前記ブリッジ(302,304,306)の少なくとも1つは、該ブリッジから外方に延在している互いに離間した第1,第2、および第3の電極保持タブ(318)を有しており、前記ブリッジは、前記第1のタブと前記第2のタブとの間における前記ブリッジを横切る幅が、前記第2のタブと前記第3のタブとの間における前記ブリッジを横切る幅と異なるように構成されていることを特徴とする、請求項15〜23のいずれか一項に記載の電極アレイ。
- 前記ブリッジの少なくとも1つ(302,306)は、前記アレイの外周に沿って配置されるように前記ブリッジから外方に延在している電極保持タブ(318)を有しており、前記タブは、互いに縦方向に離間されており、
膜(324)が、前記互いに縦方向に離間したタブ間に延在していることを特徴とする、請求項15〜24のいずれか一項に記載の電極アレイ。 - 前記電極(292)の各々は、ある厚みを有しており、
導体(348)が、前記ブリッジ上に配置されており、前記導体は、前記電極に延在して、ある厚みを有しており、前記導体の前記厚みは、前記電極の前記厚みよりも薄くなっていることを特徴とする、請求項15〜25のいずれか一項に記載の電極アレイ。 - 前記電極の各々は、ある厚みのベースパッド(293)と、前記ベースパッド上に配置された少なくとも1つの層(394,396)とを有しており、前記ベースパッドは、前記導体(348)の前記厚みよりも大きい厚みを有していることを特徴とする、請求項26に記載の電極アレイ。
- 前記フレーム(350)は、金属から形成されており、
非導電性基板(354)が、前記フレーム(350)と前記電極(292)との間に配置されていることを特徴とする、請求項15〜27のいずれか一項に記載の電極アレイ。 - 前記少なくとも1つのビーム(320)は、超弾性材料から形成されていることを特徴とする、請求項15〜28のいずれか一項に記載の電極アレイ。
- 前記フレーム(350)および前記少なくとも1つのビーム(320)は、超弾性材料から形成された共通基板を有していることを特徴とする、請求項15〜29に記載の電極アレイ。
- 生体組織内に挿入可能な材料から形成された外側構造部材(260)からなるアクセスカニューレ(250)であって、前記外側構造部材は、管腔(251)および遠位端を画定するように形作られており、前記管腔は、前記構造部材の前記遠位端に隣接して開いている、アクセスカニューレ(250)と、
フレーム(32、350)と、前記フレーム上に配置された少なくとも1つの電極(36,292)とを備えている電極アレイアセンブリ(28,290)であって、前記アクセスカニューレの前記管腔内に配置されるようになっている、電極アレイアセンブリ(28,290)と、
を備えており、
展開カニューレ(240)が、前記アクセスカニューレ(250)の前記管腔内に配置されており、前記展開カニューレは、管腔(242)および遠位端開口を有しており、前記展開カニューレは、前記外側構造部材の前記管腔内に、前記管腔開口から放出されると共に前記放出中に回転可能となるように配置されており、
前記電極アレイアセンブリ(28,290)は、前記展開カニューレの前記管腔の前記遠位開口から放出されるように、前記展開カニューレの前記管腔内に配置されており、前記電極アセンブリは、前記管腔に対して選択的に配向されており、前記展開カニューレと共に回転するように前記展開カニューレの前記管腔内に着座されており、前記展開カニューレの回転によって、前記電極アセンブリが前記展開カニューレから放出される前に、前記電極アセンブリを回転させるようになっていることを特徴とする、電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記展開カニューレの前記管腔(242)は、ある直径(246)を有しており、
前記電極アレイアセンブリ(28,290)は、超弾性材料から形成されており、前記展開カニューレの前記管腔の前記直径(246)よりも大きい未折畳み幅を有しており、前記展開カニューレの前記管腔に配置されるとき、前記電極アセンブリは、巻込まれるか、折り畳まれるか、または折り曲げられるようになっていることを特徴とする、請求項31に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記展開カニューレ(240)は、前記展開カニューレの前記遠位端開口から近位側に延在している前記管腔(242)の主軸(246)が前記管腔の縦軸を中心として回転するように、前記展開カニューレの前記遠位端開口に隣接して少なくとも部分的に捩じられている超弾性材料から形成されおり、
前記電極アレイが内部に配置されている前記展開カニューレは、捩じられていない形状にあるように前記アクセスカニューレの管腔(251)内に配置されており、これによって、前記展開カニューレが前記アクセスカニューレの前記遠位端開口(252)から放出されるとき、前記電極アレイアセンブリ(28,290)が内部に配置されている前記展開カニューレの前記遠位端が捩じれた形状に回転することになることを特徴とする、請求項31または32に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記アクセスカニューレ(250)は、前記管腔(251)の前記遠位開口(252)の近位側が前記開口から離れる方に湾曲するように、形作られており、
前記電極アレイアセンブリ(28,290)が内部に配置されている前記展開カニューレ(240)は、前記展開カニューレおよび前記電極アレイアセンブリが、前記アクセスカニューレ(250)から放出されるにつれて、前記アクセスカニューレの前記管腔の湾曲に沿って湾曲するように、前記アクセスカニューレの前記管腔(251)内に配置されていることを特徴とする、請求項31〜33のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記アクセスカニューレ(250)は、主軸を有する非円形輪郭の遠位端開口(252)を有するように、形成されており、
前記展開カニューレは、前記管腔(242)が主軸(246)を有する非円形断面形状を有するように、形作られており、
前記電極アレイアセンブリ(28,290)が内部に配置されている前記展開カニューレ(240)は、前記外側構造部材から放出される前に、前記展開カニューレの前記管腔の前記主軸(246)が前記アクセスカニューレの前記遠位端開口の前記主軸と実質的に平行になっているように、前記アクセスカニューレの前記管腔(251)内に配置されており、前記展開カニューレおよび前記電極アレイアセンブリが前記アクセスカニューレから放出されるとき、前記展開カニューレは、前記展開カニューレの前記管腔の前記主軸が前記アクセスカニューレの前記遠位端開口の前記主軸と実質的に平行になっている関係から外れて回転されるようになっていることを特徴とする、請求項31〜34のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。 - 前記電極アレイアセンブリ(28,290)は、前記電極アレイの遠位端から横方向および近位側に湾曲している前縁を有するヘッド(40,326,340,346)を備えていることを特徴とする、請求項31〜36のいずれか一項に記載の電極アレイおよび展開アセンブリ。
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