JP2014033851A - Electrode for nerve - Google Patents

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Nobuhiko Kano
宣彦 加納
Katsumi Saito
克己 斉藤
Hajime Mushiaki
元 虫明
Yoshiya Matsuzaka
義哉 松坂
Norihiko Kawaguchi
典彦 川口
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for a nerve, which has durability sufficient for the electrode for the nerve, which can have strength which enables introduction even into a deep region in the brain, which can be easily worked into a shape capable of being introduced even into the deep region in the brain, and which enables accurate measurement of a faint electric signal.SOLUTION: An electrode for a nerve is used to measure a faint electric signal flowing through nerve cells in a living organism. The electrode for the nerve includes a nonconductive needle-shaped electrode body, and an electrode for measuring the faint electric signal flowing through the nerve cells.

Description

本発明は、生体内の神経細胞に流れる微弱電気信号を測定し、例えば、脳機能等の解明及び治療を行うために、主として脳内部に挿入して使用される神経用電極に関する。   The present invention relates to a nerve electrode that is mainly used by being inserted into the brain in order to measure weak electrical signals flowing in nerve cells in a living body, for example, to elucidate and treat brain functions and the like.

従来から、脳機能を解明するため、脳内部に電極を挿入して、脳神経細胞に流れる微弱電気信号(細胞の活動電位)を測定することが行われている。
このような、脳内部など生体内に挿入して用いられる電極(以下、「神経用電極」と呼ぶ)としては、例えば、表面がガラス等により絶縁処理された金属製の針状の単電極や複数のシリコン製の針により構成された多点電極が用いられている。
Conventionally, in order to elucidate brain functions, electrodes have been inserted into the brain, and weak electrical signals (cell action potentials) flowing through brain neurons have been measured.
As such an electrode used by being inserted into a living body such as the inside of a brain (hereinafter referred to as “neural electrode”), for example, a metal needle-like single electrode whose surface is insulated with glass or the like, A multi-point electrode composed of a plurality of silicon needles is used.

図21は、従来の神経用電極の構成を説明するための概略構成図であり、図21(a)は神経用電極の正面図、図21(b)は神経用電極の側面図である。また、図22は、図21の神経用電極の構成を説明するための概略構成図であり、図22(a)は拡大正面図、図22(b)はX−X断面図である。
図21,22に示すように、従来の神経用電極100は、電極本体102と、基部104と、複数の電極106とを有している。
FIG. 21 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a conventional nerve electrode. FIG. 21 (a) is a front view of the nerve electrode, and FIG. 21 (b) is a side view of the nerve electrode. 22 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of the nerve electrode in FIG. 21, FIG. 22 (a) is an enlarged front view, and FIG. 22 (b) is an XX cross-sectional view.
As shown in FIGS. 21 and 22, the conventional nerve electrode 100 has an electrode body 102, a base 104, and a plurality of electrodes 106.

電極本体102は、例えば、タングステンなどの金属によって形成されており、電極本体102の先端部102aがテーパー状に加工され針状になっている。なお、電極本体102は、その先端102bを除いて絶縁処理されている。   The electrode main body 102 is made of, for example, a metal such as tungsten, and the tip end portion 102a of the electrode main body 102 is processed into a taper shape and has a needle shape. The electrode body 102 is insulated except for its tip 102b.

また、基部104は、ガラスやシリコン、ポリマー素材などによって形成されている。なお、基部104は、角棒状に形成されており、電極本体102の溝102dに嵌め込まれ、接着剤等で固定されている。   The base 104 is made of glass, silicon, a polymer material, or the like. The base 104 is formed in a square bar shape, is fitted in the groove 102d of the electrode body 102, and is fixed with an adhesive or the like.

複数の電極106は、基部104の表面に露出するように、電極本体102の先端102b側から、電極本体102の長さ方向に沿って所定の間隔で設けられており、各電極106は、基部104に埋め込まれた配線106aにより、電極本体102の末端102cの側に設けられた複数の端子108に接続されている。   The plurality of electrodes 106 are provided at predetermined intervals along the length direction of the electrode main body 102 from the tip 102b side of the electrode main body 102 so as to be exposed on the surface of the base 104. The wiring 106 a embedded in the wiring 104 is connected to a plurality of terminals 108 provided on the terminal 102 c side of the electrode body 102.

このように構成された神経用電極100は、例えば、脳の内部に刺して使用され、電極本体102の先端102b及び各電極106によって多点で脳細胞の活動電位を測定することができる。   The nerve electrode 100 configured in this way is used, for example, by being inserted into the inside of the brain, and the action potential of brain cells can be measured at multiple points by the tip 102b of the electrode body 102 and each electrode 106.

特開2011−36360号公報JP 2011-36360 A

しかしながら、このように電極本体102が金属によって形成された神経用電極100では、各電極106と電極本体102との間の静電容量や配線106aと電極本体102との間の静電容量などの影響によって、微弱な電気信号である細胞の活動電位を正確に測定できない場合があった。   However, in the nerve electrode 100 in which the electrode body 102 is formed of metal in this way, the capacitance between each electrode 106 and the electrode body 102, the capacitance between the wiring 106a and the electrode body 102, and the like. Depending on the influence, the action potential of a cell, which is a weak electric signal, may not be measured accurately.

また、電極として非金属材料が用いられたものがこれまでにも存在するが、それらはいずれも薄膜状の電極であり、強度が弱く、脳深部に導入することが困難だった。   In addition, there have been non-metallic materials that have been used as electrodes, but all of them are thin-film electrodes that have low strength and are difficult to introduce into the deep brain.

本発明は、このような現状に鑑み、神経用電極として充分な耐久性を有し、脳深部にも導入可能な強度とすることができ、また、脳深部にも導入可能な形状に加工することも容易で、さらに、微弱な電気信号を正確に測定することができる神経用電極を提供することを目的とする。   In view of such a current situation, the present invention has sufficient durability as a nerve electrode, can have a strength that can be introduced into the deep brain, and is processed into a shape that can be introduced into the deep brain. It is also an object of the present invention to provide a nerve electrode that can easily measure a weak electric signal accurately.

本発明は、前述したような従来技術における課題を解決するために発明されたものであって、本発明の神経用電極は、生体内の神経細胞に流れる微弱電気信号を測定するための神経用電極であって、
非導電性で針状の電極本体と、
前記神経細胞に流れる微弱電気信号を測定するための電極と、
を備えることを特徴とする。
The present invention has been invented in order to solve the above-described problems in the prior art, and the nerve electrode of the present invention is used for nerves for measuring weak electric signals flowing in nerve cells in a living body. An electrode,
A non-conductive, needle-shaped electrode body;
An electrode for measuring a weak electrical signal flowing through the nerve cell;
It is characterized by providing.

また、本発明の神経用電極では、前記電極本体を形成する材料が、樹脂母材と強化基材とから構成される複合材料であることが好ましい。
また、本発明の神経用電極では、前記強化基材のヤング率が10GPa以上であることが好ましい。
Moreover, in the electrode for nerves of this invention, it is preferable that the material which forms the said electrode main body is a composite material comprised from a resin base material and a reinforcement base material.
Moreover, in the electrode for nerves of this invention, it is preferable that the Young's modulus of the said reinforcement | strengthening base material is 10 GPa or more.

また、本発明の神経用電極では、前記電極が、所定の間隔で設けられた複数の電極であってもよい。
また、本発明の神経用電極では、前記電極本体が、該電極本体の長さ方向に沿って、前記電極が設けられた基部を有するように構成してもよい。
In the nerve electrode according to the present invention, the electrodes may be a plurality of electrodes provided at a predetermined interval.
Moreover, in the electrode for nerves of this invention, you may comprise so that the said electrode main body may have the base part in which the said electrode was provided along the length direction of this electrode main body.

また、本発明の神経用電極では、前記基部が、前記電極本体に複数備えられていてもよい。
また、本発明の神経用電極では、前記電極本体が、長さ方向に沿って延びる溝を備え、
前記溝に、前記電極が設けられた基部が嵌め込まれて固定されていてもよい。
また、本発明の神経用電極では、前記電極本体の表面に、前記電極が設けられていてもよい。
In the nerve electrode of the present invention, a plurality of the base portions may be provided in the electrode body.
Further, in the nerve electrode of the present invention, the electrode body includes a groove extending along the length direction,
A base portion provided with the electrode may be fitted into the groove and fixed.
Moreover, in the electrode for nerves of this invention, the said electrode may be provided in the surface of the said electrode main body.

また、本発明の神経用電極では、前記電極本体の針状の先端部が、該電極本体とは別体で形成されていてもよい。
また、本発明の神経用電極では、前記電極本体が、該電極本体の長さ方向に沿って流路孔が設けられていてもよい。
In the nerve electrode of the present invention, the needle-like tip of the electrode body may be formed separately from the electrode body.
In the nerve electrode according to the present invention, the electrode body may be provided with a channel hole along the length direction of the electrode body.

また、本発明の神経用電極では、前記電極本体が、該電極本体の長さ方向に沿って導光路が形成されていてもよい。   In the nerve electrode of the present invention, the electrode body may have a light guide formed along the length direction of the electrode body.

本発明によれば、神経用電極の電極本体を非導電性の材料によって形成しているため、電極と電極本体との間や配線と電極本体との間に静電容量が発生せず、微弱な電気信号である細胞の活動電位を正確に測定することができる。   According to the present invention, since the electrode body of the nerve electrode is formed of a non-conductive material, no electrostatic capacitance is generated between the electrode and the electrode body or between the wiring and the electrode body, and the weakness is weak. It is possible to accurately measure the action potential of a cell, which is a simple electrical signal.

また、本発明によれば神経用電極の電極本体を、強化基材のヤング率が10GPa以上の複合素材もしくは単一素材からなる材料によって形成しているため、神経用電極として充分な耐久性を有し、脳深部にも導入可能な強度とすることができ、また、脳深部にも導入可能な形状に加工することも容易で、量産した場合にも製造コストを低減することができる。   In addition, according to the present invention, the electrode body of the nerve electrode is formed of a composite material or a single material having a Young's modulus of 10 GPa or more of the reinforced base material, so that it has sufficient durability as a nerve electrode. It can be made strong enough to be introduced into the deep brain, can be easily processed into a shape that can be introduced into the deep brain, and manufacturing costs can be reduced even in mass production.

図1は、本発明の神経用電極の構成を説明するための概略構成図であり、図1(a)は神経用電極の側面図、図1(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of a nerve electrode according to the present invention. FIG. 1 (a) is a side view of the nerve electrode, and FIG. 1 (b) is a plan view of the nerve electrode. . 図2は、図1の神経用電極の断面図であり、図2(a)はAx−Ax断面図、図2(b)はAy−Ay断面図である。2 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 1, FIG. 2 (a) is an Ax-Ax cross-sectional view, and FIG. 2 (b) is an Ay-Ay cross-sectional view. 図3は、本発明の神経用電極の別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図3(a)は神経用電極の側面図、図3(b)は神経用電極の平面図である。3A and 3B are schematic configuration diagrams for explaining the configuration of another embodiment of the nerve electrode of the present invention, FIG. 3A is a side view of the nerve electrode, and FIG. 3B is a nerve electrode. FIG. 図4は、図3の神経用電極の断面図であり、図4(a)はBx−Bx断面図、図4(b)はBy−By断面図である。4 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 3, FIG. 4 (a) is a Bx-Bx cross-sectional view, and FIG. 4 (b) is a By-By cross-sectional view. 図5は、本発明の神経用電極の構成の変形例を説明するための概略構成図であり、図5(a)は神経用電極の側面図、図5(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram for explaining a modified example of the configuration of the nerve electrode of the present invention. FIG. 5 (a) is a side view of the nerve electrode, and FIG. 5 (b) is a plan view of the nerve electrode. FIG. 図6は、図5の神経用電極の断面図であり、図6(a)はCx−Cx断面図、図6(b)はCy−Cy断面図である。6 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 5, FIG. 6 (a) is a Cx-Cx cross-sectional view, and FIG. 6 (b) is a Cy-Cy cross-sectional view. 図7は、本発明の神経用電極の構成の別の変形例を説明するための概略構成図であり、図7(a)は神経用電極の側面図、図7(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram for explaining another modified example of the configuration of the nerve electrode of the present invention. FIG. 7 (a) is a side view of the nerve electrode, and FIG. 7 (b) is a nerve electrode. FIG. 図8は、図7の神経用電極の断面図であり、図8(a)はDx−Dx断面図、図8(b)はDy−Dy断面図である。8 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 7, FIG. 8 (a) is a Dx-Dx cross-sectional view, and FIG. 8 (b) is a Dy-Dy cross-sectional view. 図9は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図9(a)は神経用電極の側面図、図9(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode according to the present invention. FIG. 9A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 図10は、図9の神経用電極の断面図であり、図10(a)はEx−Ex断面図、図10(b)はEy−Ey断面図である。10 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 9, FIG. 10 (a) is an Ex-Ex cross-sectional view, and FIG. 10 (b) is an Ey-Ey cross-sectional view. 図11は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図11(a)は神経用電極の側面図、図11(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode according to the present invention. FIG. 11A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 図12は、図11の神経用電極の断面図であり、図12(a)はFx−Fx断面図、図12(b)はFy−Fy断面図である。12 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 11, FIG. 12 (a) is an Fx-Fx cross-sectional view, and FIG. 12 (b) is an Fy-Fy cross-sectional view. 図13は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図13(a)は神経用電極の側面図、図13(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode according to the present invention. FIG. 13A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 図14は、図13の神経用電極の断面図であり、図14(a)はGx−Gx断面図、図14(b)はGy−Gy断面図である。14 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 13, FIG. 14A is a Gx-Gx cross-sectional view, and FIG. 14B is a Gy-Gy cross-sectional view. 図15は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図15(a)は神経用電極の側面図、図15(b)は神経用電極の平面図である。15A and 15B are schematic configuration diagrams for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode of the present invention. FIG. 15A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 図16は、図15の神経用電極の断面図であり、図16(a)はHx−Hx断面図、図16(b)はHy−Hy断面図である。16 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 15, FIG. 16 (a) is a Hx-Hx cross-sectional view, and FIG. 16 (b) is a Hy-Hy cross-sectional view. 図17は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図17(a)は神経用電極の側面図、図17(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 17 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode of the present invention. FIG. 17 (a) is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 図18は、図17の神経用電極の断面図であり、図18(a)はIx−Ix断面図、図18(b)はIy−Iy断面図である。18 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 17, in which FIG. 18 (a) is an Ix-Ix cross-sectional view, and FIG. 18 (b) is an Iy-Iy cross-sectional view. 図19は、本発明の神経用電極の構成の変形例を説明するための概略構成図であり、図19(a)は神経用電極の側面図、図19(b)は神経用電極の平面図である。FIG. 19 is a schematic configuration diagram for explaining a modified example of the configuration of the nerve electrode of the present invention. FIG. 19 (a) is a side view of the nerve electrode, and FIG. 19 (b) is a plan view of the nerve electrode. FIG. 図20は、図19の神経用電極の断面図であり、図20(a)はJx−Jx断面図、図20(b)はJy−Jy断面図である。20 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 19, FIG. 20 (a) is a Jx-Jx cross-sectional view, and FIG. 20 (b) is a Jy-Jy cross-sectional view. 図21は、従来の神経用電極の構成を説明するための概略構成図であり、図21(a)は神経用電極の正面図、図21(b)は神経用電極の側面図である。FIG. 21 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a conventional nerve electrode. FIG. 21 (a) is a front view of the nerve electrode, and FIG. 21 (b) is a side view of the nerve electrode. 図22は、図21の神経用電極の構成を説明するための概略構成図であり、図22(a)は拡大正面図、図22(b)はX−X断面図である。22 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of the nerve electrode of FIG. 21, FIG. 22 (a) is an enlarged front view, and FIG. 22 (b) is an XX cross-sectional view.

以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいて、より詳細に説明する。
図1は、本発明の神経用電極の構成を説明するための概略構成図であり、図1(a)は神経用電極の側面図、図1(b)は神経用電極の平面図である。また、図2は、図1の神経用電極の断面図であり、図2(a)はAx−Ax断面図、図2(b)はAy−Ay断面図である。
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail based on the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of a nerve electrode according to the present invention. FIG. 1 (a) is a side view of the nerve electrode, and FIG. 1 (b) is a plan view of the nerve electrode. . 2 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 1, FIG. 2 (a) is an Ax-Ax cross-sectional view, and FIG. 2 (b) is an Ay-Ay cross-sectional view.

図1,2に示すように、本実施例の神経用電極10は、電極本体12と、基部14と、複数の電極16とから構成されている。
電極本体12は、例えば、紫外線硬化樹脂などの光硬化樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂などの樹脂母材と、例えば、ガラス短繊維、ガラス長繊維などの強化基材とから構成される非導電性の複合材料によって形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the nerve electrode 10 according to the present embodiment includes an electrode body 12, a base portion 14, and a plurality of electrodes 16.
The electrode body 12 is made of, for example, a resin base material such as a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin such as an epoxy resin, or a thermoplastic resin such as a polycarbonate resin, and a glass short fiber or a long glass fiber, for example. It is formed of a non-conductive composite material composed of a reinforced substrate.

なお、電極本体12の強度を確保するため、ヤング率が10GPa以上の強化基材を用いることが好ましい。また、神経用電極10を、例えば、脳軟膜や脳深部へ刺入するのに充分な強度が確保出来るのであれば、電極本体12を非導電性の単一素材からなる材料によって形成しても構わない。   In order to secure the strength of the electrode body 12, it is preferable to use a reinforced base material having a Young's modulus of 10 GPa or more. Further, the electrode body 12 may be formed of a non-conductive single material if the nerve electrode 10 can secure sufficient strength to be inserted into, for example, the cerebral buffy coat or deep brain. I do not care.

このような電極本体12を形成する素材としては、例えば、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、ガラス長繊維強化プラスチック(GMT)、ポリエチレン繊維強化プラスチック(FRP)、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ボロン繊維強化プラスチック(BFRP)、アラミド繊維強化プラスチック(AFRP)、ザイロン強化プラスチック(ZFRP)、液晶ポリマー、ファインセラミックスなどが挙げられる。   Examples of the material forming the electrode body 12 include glass fiber reinforced plastic (GFRP), long glass fiber reinforced plastic (GMT), polyethylene fiber reinforced plastic (FRP), carbon fiber reinforced plastic (CFRP), and boron fiber. Examples thereof include reinforced plastic (BFRP), aramid fiber reinforced plastic (AFRP), Zylon reinforced plastic (ZFRP), liquid crystal polymer, and fine ceramics.

また、電極本体12の先端部12aはテーパー状に加工され針状になっている。また、電極本体12の上面には、電極本体12の長さ方向に沿って延びる溝12dが設けられている。   Further, the tip end portion 12a of the electrode body 12 is processed into a taper shape and has a needle shape. Further, a groove 12 d extending along the length direction of the electrode body 12 is provided on the upper surface of the electrode body 12.

溝12dには、基部14が嵌め込まれて固定されることになるため、溝12dは、基部14と係合する形状に設けられている。
また、基部14は、例えば、ガラスやシリコン、ポリマー素材などによって形成されている。なお、本実施例では、基部14は、角棒状に形成されており、電極本体12の溝12dに嵌め込まれ、例えば、接着剤等によって固定されている。
Since the base portion 14 is fitted and fixed in the groove 12 d, the groove 12 d is provided in a shape that engages with the base portion 14.
The base portion 14 is formed of, for example, glass, silicon, a polymer material, or the like. In the present embodiment, the base portion 14 is formed in a square bar shape, is fitted into the groove 12d of the electrode body 12, and is fixed by, for example, an adhesive.

また、複数の電極16は、基部14の表面に露出するように、電極本体12の先端12b側から、電極本体12の長さ方向に沿って所定の間隔で設けられている。また、各電極16は、基部14上にマイクロファブリケーション技術を用いて形成された配線により、電極本体12の末端12cの側に設けられた複数の端子18と接続されている。なお、配線は信号精度向上のため絶縁コーティングすることもできる。   The plurality of electrodes 16 are provided at predetermined intervals along the length direction of the electrode body 12 from the tip 12b side of the electrode body 12 so as to be exposed on the surface of the base portion 14. Each electrode 16 is connected to a plurality of terminals 18 provided on the end 12c side of the electrode main body 12 by wiring formed on the base portion 14 using a microfabrication technique. In addition, the wiring can also be coated with an insulation to improve signal accuracy.

なお、電極16の数や設けられる位置は特に限定されるものではなく、神経用電極10として必要な数、必要な位置に設けることができ、例えば、単一の電極16を基部14に設けたり、複数の電極16を基部14に千鳥状に設けたりすることもできる。   Note that the number and positions of the electrodes 16 are not particularly limited, and can be provided in the necessary number and positions as the nerve electrodes 10. For example, a single electrode 16 may be provided on the base 14. A plurality of electrodes 16 may be provided on the base 14 in a staggered manner.

また、複数の端子18は、図示しないモニターなどの表示手段や電気信号取得手段と接続され、複数の電極16によって測定された細胞の活動電位などの電気信号を表示手段に表示したり、電気信号取得手段によって細胞の活動電位を取得することができる。   The plurality of terminals 18 are connected to a display unit such as a monitor (not shown) and an electrical signal acquisition unit, and display an electrical signal such as a cell action potential measured by the plurality of electrodes 16 on the display unit. The action potential of the cell can be acquired by the acquisition means.

また、複数の端子18を電気信号入力手段と接続することによって、複数の電極16から細胞に対して電気的な刺激を与えたりすることもできる。
このように構成される本実施例の神経用電極10は、例えば、脳の内部に刺して使用され、電極本体12の複数の電極16によって多点で脳細胞の活動電位を測定することができる。
Further, by connecting the plurality of terminals 18 to the electric signal input means, it is possible to apply electrical stimulation to the cells from the plurality of electrodes 16.
The nerve electrode 10 of this embodiment configured as described above is used, for example, by being stabbed inside the brain, and the action potentials of brain cells can be measured at multiple points by the plurality of electrodes 16 of the electrode body 12. .

なお、電極本体12が樹脂母材と強化基材とから構成される複合材料によって形成されているため、神経用電極10は、例えば、脳軟膜や脳深部へ刺入して使用するのに充分な強度を有している。   Since the electrode body 12 is formed of a composite material composed of a resin base material and a reinforced base material, the nerve electrode 10 is sufficient to be inserted into, for example, the brain buffy coat or deep brain. It has a strong strength.

また、電極本体12が非導電性の複合材料によって形成されているため、複数の電極16電極本体12との間や配線16aと電極本体12との間に静電容量が発生することがなく、微弱な電気信号である細胞の活動電位であっても正確に測定することができる。   In addition, since the electrode body 12 is formed of a non-conductive composite material, no capacitance is generated between the plurality of electrodes 16 and the electrode body 12 or between the wiring 16a and the electrode body 12, Even the action potential of a cell, which is a weak electric signal, can be accurately measured.

図3は、本発明の神経用電極の別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図3(a)は神経用電極の側面図、図3(b)は神経用電極の平面図である。また、図4は、図3の神経用電極の断面図であり、図4(a)はBx−Bx断面図、図4(b)はBy−By断面図である。   3A and 3B are schematic configuration diagrams for explaining the configuration of another embodiment of the nerve electrode of the present invention, FIG. 3A is a side view of the nerve electrode, and FIG. 3B is a nerve electrode. FIG. 4 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 3, FIG. 4 (a) is a Bx-Bx cross-sectional view, and FIG. 4 (b) is a By-By cross-sectional view.

この実施例の神経用電極10は、図1,2に示した神経用電極10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The nerve electrode 10 of this embodiment has basically the same configuration as that of the nerve electrode 10 shown in FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals are given to the same constituent members, and the detailed description thereof is omitted. Description is omitted.

図3,4に示した神経用電極10では、その先端部12aが円錐状に加工され針状になっている。なお、この実施例の神経用電極10では、先端部12aは、電極本体12とは別体として形成されているが、先端部12aと電極本体12を一体に形成しても構わない。   In the nerve electrode 10 shown in FIGS. 3 and 4, the distal end portion 12a is processed into a conical shape and has a needle shape. In the nerve electrode 10 of this embodiment, the distal end portion 12a is formed separately from the electrode main body 12, but the distal end portion 12a and the electrode main body 12 may be integrally formed.

先端部12aを電極本体12とは別体で構成する場合には、先端部12aを電極本体12と同じ材料によって形成してもよいし、例えば、ガラス、セラミックス、金属など電極本体12とは異なる材料によって形成しても構わない。   When the distal end portion 12a is configured separately from the electrode body 12, the distal end portion 12a may be formed of the same material as the electrode body 12, and is different from the electrode body 12 such as glass, ceramics, or metal. You may form with a material.

このように、本発明において、神経用電極10の先端部12aの形状や材料は特に限定されるものではなく、例えば、図5,6に示すように、電極本体12と先端部12aとが係合するようなテーパー面12eを設けてもよいし、図7,8に示すように、テーパー面12eを有する接続部12fと先端部12aとを別体で構成するようにしてもよい。   Thus, in the present invention, the shape and material of the distal end portion 12a of the nerve electrode 10 are not particularly limited. For example, as shown in FIGS. 5 and 6, the electrode body 12 and the distal end portion 12a are related. As shown in FIGS. 7 and 8, the connecting portion 12f having the tapered surface 12e and the tip portion 12a may be configured separately.

図7,8に示すように、接続部12fを設ける場合、接続部12fは、先端部12aと同様に、電極本体12と同じ材料によって形成してもよいし、例えば、ガラス、セラミックス、金属など電極本体12とは異なる材料によって形成しても構わない。   As shown in FIGS. 7 and 8, when the connection portion 12f is provided, the connection portion 12f may be formed of the same material as that of the electrode body 12 as with the tip portion 12a. The electrode body 12 may be formed of a different material.

図9は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図9(a)は神経用電極の側面図、図9(b)は神経用電極の平面図である。また、図10は、図9の神経用電極の断面図であり、図10(a)はEx−Ex断面図、図10(b)はEy−Ey断面図である。   FIG. 9 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode according to the present invention. FIG. 9A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 10 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 9, FIG. 10 (a) is an Ex-Ex cross-sectional view, and FIG. 10 (b) is an Ey-Ey cross-sectional view.

この実施例の神経用電極10は、図1,2に示した神経用電極10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。   The nerve electrode 10 of this embodiment has basically the same configuration as that of the nerve electrode 10 shown in FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals are given to the same constituent members, and the detailed description thereof is omitted. Description is omitted.

図9,10に示した神経用電極10では、電極本体12の長さ方向に沿って流路孔20が設けられている。このような流路孔20を設けることによって、神経用電極10を、例えば、脳の内部などに刺入した状態で、この流路孔20に薬剤等を注入することができ、薬剤等による刺激を与えることができる。   In the nerve electrode 10 shown in FIGS. 9 and 10, a flow path hole 20 is provided along the length direction of the electrode body 12. By providing such a channel hole 20, a drug or the like can be injected into the channel hole 20 in a state where the nerve electrode 10 is inserted into, for example, the inside of the brain. Can be given.

この状態で、複数の電極16によって多点で細胞の活動電位を測定することによって、薬剤等の刺激による細胞の反応を容易に、かつ、正確に測定することができる。   In this state, by measuring the cell action potential at multiple points using the plurality of electrodes 16, it is possible to easily and accurately measure the reaction of the cell due to stimulation with a drug or the like.

図11は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図11(a)は神経用電極の側面図、図11(b)は神経用電極の平面図である。また、図12は、図11の神経用電極の断面図であり、図12(a)はFx−Fx断面図、図12(b)はFy−Fy断面図である。   FIG. 11 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode according to the present invention. FIG. 11A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 12 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 11, FIG. 12 (a) is a Fx-Fx cross-sectional view, and FIG. 12 (b) is a Fy-Fy cross-sectional view.

この実施例の神経用電極10は、図1,2に示した神経用電極10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。   The nerve electrode 10 of this embodiment has basically the same configuration as that of the nerve electrode 10 shown in FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals are given to the same constituent members, and the detailed description thereof is omitted. Description is omitted.

図11,12に示した神経用電極10では、電極本体12の末端12c側から先端部12a付近まで、電極本体12の長さ方向に沿って導光孔22が形成されており、この導光孔22に光ファイバー23が挿入され導光路24が形成されている。   In the nerve electrode 10 shown in FIGS. 11 and 12, a light guide hole 22 is formed along the length direction of the electrode body 12 from the end 12c side of the electrode body 12 to the vicinity of the tip 12a. An optical fiber 23 is inserted into the hole 22 to form a light guide path 24.

このように導光路24を挿入することによって、神経用電極10を、例えば、脳の内部などに刺入した状態で、この導光路24を用いて細胞に対して光の刺激を与えることができる。   By inserting the light guide path 24 in this manner, light stimulation can be given to cells using the light guide path 24 in a state where the nerve electrode 10 is inserted into the brain, for example. .

この状態で、複数の電極16によって多点で細胞の活動電位を測定することによって、光の刺激による細胞の反応を容易に、かつ、正確に測定することができる。なお、電極本体12が非導電性の材料により構成されているため、金属等に光を照射した場合に生じる光電効果によるノイズが発生することがなく、光の刺激による細胞の反応を正確に測定することができる。   In this state, by measuring the cell action potential at multiple points using the plurality of electrodes 16, it is possible to easily and accurately measure the cell reaction caused by light stimulation. In addition, since the electrode body 12 is made of a non-conductive material, noise due to the photoelectric effect generated when light is irradiated on a metal or the like is not generated, and the cell reaction due to light stimulation is accurately measured. can do.

なお、本実施例では、導光孔22に光ファイバー23を挿入しているが、導光孔22自体を光導波路構造の導光路24を形成すれば、光ファイバー23などを挿入せずとも神経用電極10の先端部12aまで光を伝えることができ、細胞に対して光による刺激を与えることができる。   In this embodiment, the optical fiber 23 is inserted into the light guide hole 22. However, if the light guide hole 22 is formed with the light guide path 24 having an optical waveguide structure, the nerve electrode can be inserted without inserting the optical fiber 23 or the like. Light can be transmitted to 10 tip portions 12a, and stimulation by light can be given to cells.

また、このように神経用電極10の先端部12a付近において発光するように構成する場合には、電極本体12の少なくとも先端部12aは透光性を有する材料によって形成することが好ましい。   Further, in the case where light is emitted in the vicinity of the distal end portion 12a of the nerve electrode 10 as described above, at least the distal end portion 12a of the electrode body 12 is preferably formed of a light-transmitting material.

なお、本実施例では、神経用電極10の先端部12a付近において発光するように構成しているが、これに限らず、発光位置は電極本体12の先端12b側から末端12c側までの間で任意の位置に設定することができる。   In the present embodiment, the light is emitted near the distal end portion 12a of the nerve electrode 10. However, the present invention is not limited to this, and the light emission position is between the distal end 12b side and the distal end 12c side of the electrode body 12. It can be set at any position.

図13は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図13(a)は神経用電極の側面図、図13(b)は神経用電極の平面図である。また、図14は、図13の神経用電極の断面図であり、図14(a)はGx−Gx断面図、図14(b)はGy−Gy断面図である。   FIG. 13 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode according to the present invention. FIG. 13A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 14 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 13, FIG. 14 (a) is a Gx-Gx cross-sectional view, and FIG. 14 (b) is a Gy-Gy cross-sectional view.

この実施例の神経用電極10は、図1,2に示した神経用電極10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The nerve electrode 10 of this embodiment has basically the same configuration as that of the nerve electrode 10 shown in FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals are given to the same constituent members, and the detailed description thereof is omitted. Description is omitted.

図13,14に示した神経用電極10では、図14(b)において上下両側に基部14を備えている。このように、電極本体12が、複数の電極16を有する基部14を複数備えることによって、1本の神経用電極10で測定可能な電極16の数をより増やすことができる。   The neural electrode 10 shown in FIGS. 13 and 14 includes base portions 14 on both upper and lower sides in FIG. As described above, the electrode body 12 includes a plurality of base portions 14 each having a plurality of electrodes 16, whereby the number of electrodes 16 that can be measured with one nerve electrode 10 can be further increased.

なお、図13,14に示した神経用電極10では、基部14を2つ備えた構成としているが、特に限定されるものではなく、複数の基部14を備えることができる。   In addition, although it has set as the structure provided with the two base parts 14 in the electrode 10 for nerves shown in FIG.13, 14, it is not specifically limited, The some base part 14 can be provided.

図15は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図15(a)は神経用電極の側面図、図15(b)は神経用電極の平面図である。また、図16は、図15の神経用電極の断面図であり、図16(a)はHx−Hx断面図、図16(b)はHy−Hy断面図である。   15A and 15B are schematic configuration diagrams for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode of the present invention. FIG. 15A is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 16 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 15, FIG. 16 (a) is a Hx-Hx cross-sectional view, and FIG. 16 (b) is a Hy-Hy cross-sectional view.

この実施例の神経用電極10は、図1,2に示した神経用電極10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The nerve electrode 10 of this embodiment has basically the same configuration as that of the nerve electrode 10 shown in FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals are given to the same constituent members, and the detailed description thereof is omitted. Description is omitted.

図1から14に示した神経用電極10では、電極本体12の長さ方向に沿って延びる溝12dが設けられ、この溝12dに基部14を嵌め込んで固定していたが、この実施例の神経用電極10では、電極本体12の上面に基部14を載置した状態で接着固定している。   In the nerve electrode 10 shown in FIGS. 1 to 14, a groove 12 d extending along the length direction of the electrode body 12 is provided, and the base portion 14 is fitted and fixed in the groove 12 d. The nerve electrode 10 is bonded and fixed in a state where the base portion 14 is placed on the upper surface of the electrode body 12.

このように、溝12dを設けなくとも、電極本体12の上面に複数の電極16を有する基部14を接着固定すればよいので、製作工程が簡易となり、製造コストを低下させることができる。   Thus, even if the groove 12d is not provided, the base portion 14 having the plurality of electrodes 16 only needs to be bonded and fixed to the upper surface of the electrode body 12, so that the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost can be reduced.

図17は、本発明の神経用電極のさらに別の実施例の構成を説明するための概略構成図であり、図17(a)は神経用電極の側面図、図17(b)は神経用電極の平面図である。また、図18は、図17の神経用電極の断面図であり、図18(a)はIx−Ix断面図、図18(b)はIy−Iy断面図である。   FIG. 17 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of still another embodiment of the nerve electrode of the present invention. FIG. 17 (a) is a side view of the nerve electrode, and FIG. It is a top view of an electrode. 18 is a cross-sectional view of the nerve electrode of FIG. 17, FIG. 18 (a) is an Ix-Ix cross-sectional view, and FIG. 18 (b) is an Iy-Iy cross-sectional view.

この実施例の神経用電極10は、図1,2に示した神経用電極10と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。   The nerve electrode 10 of this embodiment has basically the same configuration as that of the nerve electrode 10 shown in FIGS. 1 and 2, and the same reference numerals are given to the same constituent members, and the detailed description thereof is omitted. Description is omitted.

図17,18に示した神経用電極10では、複数の電極16が基部14に設けられておらず、電極本体12に直接設けられている。
すなわち、樹脂母材と強化基材とから構成される非導電性の複合材料によって形成される電極本体12に、複数の電極16、配線16a、複数の端子18が設けられている。
In the nerve electrode 10 shown in FIGS. 17 and 18, the plurality of electrodes 16 are not provided on the base portion 14 but are provided directly on the electrode body 12.
That is, a plurality of electrodes 16, wirings 16 a, and a plurality of terminals 18 are provided on the electrode body 12 formed of a non-conductive composite material composed of a resin base material and a reinforced base material.

なお、図1〜16に示した実施例では、基部14上にマイクロファブリケーション技術を用いて形成された配線により、複数の電極16と複数の端子18とを接続しているが、本実施例のように、複数の電極16と複数の端子18とを接続する配線16aを電極本体12に埋め込んでもよい。   In the embodiment shown in FIGS. 1 to 16, the plurality of electrodes 16 and the plurality of terminals 18 are connected to each other by wiring formed on the base portion 14 by using microfabrication technology. As described above, the wiring 16 a connecting the plurality of electrodes 16 and the plurality of terminals 18 may be embedded in the electrode body 12.

このように、基部14を設けなくとも、電極本体12を形成する複合材料自体に充分な強度を有しているため、例えば、脳軟膜や脳深部へ刺入する場合にも折れたり割れたりするような不具合が生じることがない。   Thus, even if the base 14 is not provided, the composite material itself that forms the electrode body 12 has sufficient strength. For example, the composite material may be broken or cracked even when inserted into the cerebral buffy coat or deep brain. Such a problem does not occur.

また、基部14を設けずに、非導電性の複合材料から形成される電極本体12に複数の電極16、配線16a、複数の端子18を直接設けるようにすることで、神経用電極10の製造工程が簡易なものとなり、量産する場合にも製造コストを低減することが可能となる。   Further, by providing a plurality of electrodes 16, wirings 16 a, and a plurality of terminals 18 directly on the electrode body 12 formed of a non-conductive composite material without providing the base portion 14, the nerve electrode 10 can be manufactured. The process becomes simple, and the manufacturing cost can be reduced even in mass production.

なお、本実施例では、Iy−Iy断面形状がU字形状の電極本体12を用いているが、例えば、図19,20に示すように、Jy−Jy断面形状が円形状の電極本体12を用いることもできる。   In this embodiment, the electrode body 12 having a U-shaped Iy-Iy cross-section is used. For example, as shown in FIGS. 19 and 20, the electrode body 12 having a circular Jy-Jy cross-section is used. It can also be used.

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、電極本体12に流路孔20と導光孔22の両方を設けるように構成したり、電極本体12や基部14に、酵素型バイオセンサなどのように脳細胞などの生体と接触することにより反応するセンサを設けたりするなど、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this. For example, the electrode body 12 is configured to be provided with both the flow path hole 20 and the light guide hole 22. In addition, various changes can be made without departing from the object of the present invention, such as providing an electrode body 12 or a base 14 with a sensor that reacts with a living body such as a brain cell such as an enzyme-type biosensor. Is possible.

10 神経用電極
12 電極本体
12a 先端部
12b 先端
12c 末端
12d 溝
12e テーパー面
12f 接続部
14 基部
16 電極
16a 配線
18 端子
20 流路孔
22 導光孔
23 光ファイバー
24 導光路
100 神経用電極
102 電極本体
102a 先端部
102b 先端
102c 末端
102d 溝
104 基部
106 電極
106a 配線
108 端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nerve electrode 12 Electrode main body 12a Tip part 12b Tip 12c Terminal 12d Groove 12e Tapered surface 12f Connection part 14 Base 16 Electrode 16a Wiring 18 Terminal 20 Channel hole 22 Light guide hole 23 Optical fiber 24 Light guide path 100 Neural electrode 102 Electrode body 102a tip 102b tip 102c end 102d groove 104 base 106 electrode 106a wiring 108 terminal

Claims (11)

生体内の神経細胞に流れる微弱電気信号を測定するための神経用電極であって、
非導電性で針状の電極本体と、
前記神経細胞に流れる微弱電気信号を測定するための電極と、
を備えることを特徴とする神経用電極。
A nerve electrode for measuring a weak electrical signal flowing in a nerve cell in a living body,
A non-conductive, needle-shaped electrode body;
An electrode for measuring a weak electrical signal flowing through the nerve cell;
A nerve electrode comprising:
前記電極本体を形成する材料が、樹脂母材と強化基材とから構成される複合材料であることを特徴とする請求項1に記載の神経用電極。   2. The nerve electrode according to claim 1, wherein the material forming the electrode body is a composite material composed of a resin base material and a reinforced base material. 前記強化基材のヤング率が10GPa以上であることを特徴とする請求項2に記載の神経用電極。   The nerve electrode according to claim 2, wherein Young's modulus of the reinforced substrate is 10 GPa or more. 前記電極が、所定の間隔で設けられた複数の電極であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の神経用電極。   The nerve electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrodes are a plurality of electrodes provided at predetermined intervals. 前記電極本体が、該電極本体の長さ方向に沿って、前記電極が設けられた基部を有することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の神経用電極。   The nerve electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode body has a base portion on which the electrode is provided along a length direction of the electrode body. 前記基部が、前記電極本体に複数備えられていることを特徴とする請求項5に記載の神経用電極。   The nerve electrode according to claim 5, wherein a plurality of the base portions are provided in the electrode main body. 前記電極本体が、長さ方向に沿って延びる溝を備え、
前記溝に、前記電極が設けられた基部が嵌め込まれて固定されていることを特徴とする請求項5または6に記載の神経用電極。
The electrode body includes a groove extending along a length direction;
The nerve electrode according to claim 5 or 6, wherein a base portion on which the electrode is provided is fitted and fixed in the groove.
前記電極本体の表面に、前記電極が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の神経用電極。   The electrode for nerve according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrode is provided on a surface of the electrode body. 前記電極本体の針状の先端部が、該電極本体とは別体で形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の神経用電極。   The nerve electrode according to any one of claims 1 to 8, wherein a needle-like tip of the electrode body is formed separately from the electrode body. 前記電極本体が、該電極本体の長さ方向に沿って流路孔が設けられていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の神経用電極。   The nerve electrode according to any one of claims 1 to 9, wherein the electrode body is provided with a channel hole along a length direction of the electrode body. 前記電極本体が、該電極本体の長さ方向に沿って導光路が形成されていることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の神経用電極。   11. The nerve electrode according to claim 1, wherein the electrode body has a light guide formed along a length direction of the electrode body.
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