JP2018187434A

JP2018187434A - 可撓性導電トラック構成の製造方法、可撓性導電トラック構成及び神経刺激システム

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Publication number: JP2018187434A
Application number: JP2018144857A
Authority: JP
Inventors: ホアファム; Hoa Pham
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2018-11-29
Also published as: JP6382347B2; EP3148634A1; EP3148634B1; CN106456038A; US20170080216A1; JP2017524388A; RU2016151490A3; WO2015180988A1; RU2016151490A; US10357651B2; RU2695256C2; CN106456038B

Abstract

【課題】人工内耳デバイスなどの神経刺激システムにおける使用に好適な可撓性導電トラック構成を製造する方法を提供する。【解決手段】複数の電極を有する遠位部と、複数の接点を有する近位部と、遠位部と近位部の間に、ストリップとを有し、ストリップは各々が電極を接点に接続する複数の導電トラックを有し、導電トラックが誘電体層３４、３６に埋め込まれ、誘電体層は生体適合性ポリマー層１８、２４に埋め込まれ、誘電体層が５００ｎｍ未満の厚さを持し、生体適合性ポリマー層が、階段状プロファイルを持たない実質的に平坦な少なくとも一つの外側ポリマー面を持つ構成とする。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の電極を有する遠位部、複数の接点を有する近位部、及び遠位部と近位部の間のストリップを有する、可撓性導電トラック構成を製造する方法に関し、当該ストリップは各々が電極を接点に接続する複数の導電トラックを有する。

本発明はさらにかかる可撓性導電トラック構成に関する。

本発明はなおさらにかかる可撓性導電トラック構成を含む神経刺激システムに関する。

神経刺激及び／又はセンシング用の医用埋め込みデバイスは、製造工程が、かかるデバイスが埋め込みを容易にするために十分に小さい形状因子で製造されることを可能にするにつれ、ますます一般的になっている。かかるデバイスは例えばリードボディなどのキャリアにきつく巻きつけられる導電トラックを例えば有し得る。導電トラックは例えばボディ内のセンサ若しくは電極配置とボディの外側の処理回路との間で信号をリレーするために必要である。デバイスの埋め込み部は例えば特定実施例に依存し得る所定寸法を持つ必要がある。具体的な一実施例は脳深部刺激用であり、別の実施例は人工内耳用である。

例えば、人の耳の蝸牛は音の知覚に必須である有毛細胞を含む。音の振動は蝸牛の所定構造を変形させ、これは次に有毛細胞を変形させる。これは有毛細胞において電気インパルスを開始し、これは聴神経線維へ、及び最終的に脳へ伝達される。

人の難聴の一部の症例は有毛細胞の広範囲の破壊に起因する。これが起こるとき、蝸牛の構造は実質的に無傷であるかもしれず、聴神経は部分的に若しくは完全に無傷であるかもしれないが、聴覚反応には著しい障害がある、若しくは存在しない。

人工内耳は内耳の内部の聴神経を直接刺激する。従来の人工内耳システムでは、マイクロフォンが環境から音を取得する。そして音は、信号を異なる周波数帯域に分割する高速フーリエ変換などの様々なフィルタバンクストラテジを用いて音声プロセッサによって選択的にフィルタリングされる。一旦処理されると、信号は次に送信器へ、外耳の後ろに置かれる磁石によって適所に保持されるコイルへ、送信される。この送信器は処理された信号を電磁誘導によって内部デバイスへ送信する。

信号を電気インパルスへ変換し、内部ケーブルを通じてそれらを電極へ送信する受信器が、耳の後ろで頭蓋骨に埋め込まれる。従来の人工内耳は複数の白金電極若しくは同様の導電材料で作られ、白金ワイヤに接続され、シリコンボディに埋め込まれる。そしてこれらの電極は電流がそれらに送られるときに電場を生成することによって聴神経線維を刺激するようにはたらく。

インプラントは、人工内耳の設置が耳の中の微細な蝸牛構造を損傷しないよう、小さな挿入面積を持つべきである。脳深部刺激若しくは他の神経刺激用のインプラントはケーブル寸法と挿入面積に同様の制約を持つ、若しくは持つ可能性がある。一つの既知のデザインは電極の長いストリップに基づき、これはキャリアに巻きつけられてらせんストリップ人工内耳を形成する。これは蝸牛への挿入にとって望ましい管状形状を提供する。このタイプの構成の一実施例がＵＳ２０１２／０３１０２５８に開示される。

かかるストリップの典型的な実行可能な製造工程が図１に示される。工程はステップ（ａ）においてシリコン基板１０の提供から開始し、その上にセラミック誘電体層若しくは層スタック１２がプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を用いて堆積される。かかるセラミック誘電層は典型的にはＳｉＯ_ｘ（ｘ＞１）を有し、オプションとして窒化ケイ素層（Ｓｉ_３Ｎ_４）をさらに有する。ステップ（ｃ）において例えば一つ以上の金属層の堆積及びパターニングを通じて金属電極１４がセラミック誘電体層（スタック）１２上に形成される。

追加セラミック誘電体層（スタック）１６がステップ（ｄ）においてＰＥＣＶＤを用いて堆積され、これは電極１４がセラミック誘電体層（スタック）１２と追加セラミック誘電体層（スタック）１６によってカプセル化されるよう、セラミック誘電体層（スタック）１２と同じ誘電材料で作られ得、その後ステップ（ｅ）においてパリレン層などの生体適合性電気絶縁ポリマー層１８が例えばスピンコーティング若しくはディップコーティングを通じて追加セラミック誘電体層（スタック）１６の上にコートされる。次に、ステップ（ｆ）で接着剤２２を用いてガラス転写基板２０が生体適合性電気絶縁ポリマー層１８に接着され、その後にステップ（ｇ）でシリコン基板１０とセラミック誘電体層（スタック）１２の間で例えばエッチングを通じて若しくは犠牲剥離層（不図示）の除去によってシリコン基板１０の除去が続く。この段階で、セラミック誘電体層若しくは層スタック１２はパターン化されて電極１４へのアクセスを提供するトレンチ１３を形成し得る。

ステップ（ｈ）において、ストリップが生体適合性電気絶縁ポリマー層１８と追加生体適合性電気絶縁ポリマー層２４の中に埋め込まれるよう、別のパリレン層などの追加生体適合性電気絶縁ポリマー層２４が例えばスピンコーティング若しくはディップコーティングを通じてセラミック誘電体層（スタック）１２上に堆積される。この段階で追加生体適合性電気絶縁ポリマー層２４はパターン化されて、トレンチ１３を通じて電極１４へのアクセスを提供するトレンチ２５を形成する。ストリップはステップ（ｉ）で例えば接着剤２２を溶解することによってガラス転写基板２０の除去によって完成する。

この工程は典型的に異なる温度バジェットを要するセラミック及びポリマー処理ステップの両方を含む。具体的に、ＰＥＣＶＤステップは典型的にはオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を酸化ケイ素前駆体として用いて１２０℃を超える温度で実行され、この温度でパリレンなどのほとんどの生体適合性電気絶縁ポリマーは劣化するか若しくは分解さえする。

ＥＰ２６２６１１０Ａ１は、低導電性金属が高導電性金属を少なくとも部分的にカプセル化し、生体適合性である、高導電性金属と低導電性金属を有する少なくとも一つのセクションを伴う、脳用途のリード用の薄膜を開示する。

上記従来技術の工程は実用的であるが、これは、例えば小寸法での電極挿入を要する人工内耳若しくは他のインプラントにおいてスタックが確実に使用されるために十分にきつい巻き径に曲げる若しくは巻くことが比較的難しい、可撓性層スタックデザインをもたらす。これはスタックが無機及び金属性の層を含むとき特にそうである。

本発明は、密巻きの欠点を少なくとも部分的に解消しながら、同時に改良された実用性で製造されることができる（例えばより単純な方法及び／又はより費用効果的）、層スタックデザインを持つ可撓性導電トラック構成を提供しようとする。本発明は従って可撓性導電トラック構成用の製造方法も提供する。

本発明は独立クレームによって定義される。従属クレームは有利な実施形態を提供する。

本発明の可撓性導電トラック構成の改良された曲げ若しくは巻き特性は、同等の従来技術の層スタックの曲げ若しくは巻きが、少なくとも一つの実質的に平坦な外面とより薄い層スタックをそれに設けることによって改良されるという認識に基づく。平面は中心導電トラックキャリア若しくはロッドまわりのよりスムーズな巻きを可能にする。これは巻き径が小さいほどますます重要になる。さらに、従来技術の層スタックデザインの厚さの一部は、埋め込まれる金属層に信頼できる電気的、及び／又は機械的、及び／又は材料絶縁をもたらすために５００ｎｍのオーダーである必要があるセラミック誘電体層の厚さに起因する。かかる厚さはストリップの可撓性を制限し、これはストリップをキャリアに特にきつく巻きつけることが要求される応用分野においてストリップの使用を妨げ得る。本発明のデバイスはこれが全く同一の製造方法で作られることができるという利点を持つ。従って、平面とより薄い層の両方が同じ方法で用意され得る。方法は従来技術の方法よりも技術的に単純で実用的でもある。

従来技術の方法では、より薄い層スタックデザインを用意することは容易でないことが留意される。一つには、およそ５００ｎｍ未満にセラミック誘電体の層厚さを減らすことは、より薄い層がかかるＰＥＣＶＤセラミック層における欠陥密度に起因する電気絶縁特性の劣化に悩まされ得るので、一般に不十分な品質のセラミック誘電体層につながる。これはＰＥＣＶＤ酸化ケイ素層がＴＥＯＳから形成されるとき、かかる酸化物層が比較的高い欠陥密度を持つことがそれ自体周知であるため、特に当てはまる。

本発明において、誘電体層スタックは５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２５０ｎｍ、２００ｎｍ、１５０ｎｍ、１００ｎｍ及び５０ｎｍの群から選ばれるいずれかの数字未満の厚さ若しくは最大厚さを持ち得る。好適には厚さ若しくは最大厚さは３００ｎｍ未満若しくはさらにより好適には２００ｎｍ未満である。かかる値は構成を曲げる際に曲げ応力が削減される、可撓性導電トラック構成をもたらす。これは従って人体内への挿入、例えば蝸牛若しくは脳への埋め込み用のリードボディなど、キャリアにきつく巻かれることができる可撓性導電トラック構成を提供する。特に、第一及び追加誘電体層若しくは層スタックによって形成される誘電体層及び／又は誘電体層スタックの厚さを制御することによって、誘電体層スタック全体における応力が制御され、例えばデバイスの予想曲率に基づいて調整されることができる。

可撓性導電トラック構成の可撓性若しくは曲げ性は生体適合性ポリマー層が実質的に平坦な主要面を持つという点でさらに改良される。本発明の方法では、生体適合性ポリマー層の一つが基板若しくは基板上の剥離層の上に直接形成されるが、一方図１の従来技術の方法では生体適合性ポリマー層が常に階段構造の上に形成され、それにより主要面が階段状プロファイルを持つ生体適合性ポリマー層構成をもたらす。上記実施形態にかかる可撓性導電トラック構成の生体適合性ポリマー層の実質的に平坦な主要面は、例えば中心の円形若しくは楕円形ロッドなど、リードボディなどのキャリアに、可撓性導電トラック構成をよりきつく巻きつけることを容易にする。

可撓性導電トラック構成は、その中のコルゲーションによって実現される導電トラック構成のより密な巻きのために、より小さな挿入面積を持つことができる。従って、巻かれたトラックの断面寸法の一つ以上（例えば管状形状である場合直径）は１ｍｍよりも小さく、又は蝸牛デバイスの場合好適には０．５ｍｍ若しくはさらに０．４ｍｍ若しくは０．３ｍｍよりも小さくなり得る。キャリアは要望に従って複数の形状を持ち得る。形状の例は矩形、楕円若しくは円形断面又はさらに他の断面を持つ管状若しくは円筒形を含む。好適には断面は楕円若しくは円形である。キャリアは一つの場所において別の場所よりも小さな断面を持ち得る。従ってこれは円錐であり得るか、又は異なるが一定の直径の断面を持ち、最小径は１ｍｍよりも小さいか若しくはさらに０．５ｍｍよりも小さくなり得る。代替的に、キャリアはバー延長方向にのびるいくらか丸いエッジを持つバー形状であり得る。

誘電体層は任意の適切な誘電材料、すなわち電気絶縁材料、若しくは誘電材料の組み合わせ、例えば異なる誘電材料のマルチスタック層を有し得る。かかる材料は好適には無機酸化物材料であり、これらは金属との接着がよく、良好な電気的、機械的及び材料絶縁特性を提供するためである。例えば、誘電体層スタックは酸化ケイ素、チッ化ケイ素及び酸化アルミニウムのうち少なくとも一つを有する層を個別に若しくは一緒に有し得る。他の誘電材料は酸化ジルコニウム若しくは酸化ハフニウムなどのｈｉｇｈ‐ｋ酸化物を含む、及び／又は適切なバリア特性を持つ他の窒化物、例えばチッ化チタン若しくはチッ化タンタルも考慮され得る。

導電スタックの誘電体層は原子層堆積によって取得される若しくは取得可能であり得る。かかる層は非常に良好な絶縁特性を持つ。このように、可撓性導電トラック構成は本発明の方法の一つ以上の実施形態によって製造され得る。かかる可撓性導電トラック構成は、ＡＬＤ誘電体層の特徴である本質的に低い欠陥密度の利益を享受し、これは例えば上記の通り従来技術の構成と比較して改良された特性を持つ可撓性導電トラック構成の提供を容易にする。かかる層は上記従来技術の方法のものよりも薄くなり得るが、同様の若しくはより良好な電気的、材料、機械的絶縁特性を持つ。

本発明によれば、本発明の少なくとも一つの実施形態にかかる可撓性導電トラック構成と、可撓性導電トラック構成の近位部の各接点と接触するための複数の追加接点を持つ神経刺激／センシングユニットとを有する神経刺激及び／又は神経センシングデバイスも提供される。かかる神経刺激及び／又はセンサデバイスは、かかる可撓性導電トラック構成が上記のような改良された可撓性など、従来技術の構成と比較して改良された特性を持ち得るという事実に起因して、本発明の一実施形態にかかる可撓性導電トラック構成の存在の利益を享受する。

可撓性導電トラック及び／又は神経刺激及び／又は神経検出デバイスは小さな電極挿入を要する用途にとって有利に使用され得る。かかる使用の実施例は人工内耳デバイスを含む蝸牛デバイスにおけるものである。

本発明によれば可撓性導電トラック構成の製造方法も提供される。

方法は上記の通り本発明のデバイスの製造を可能にする。さらに、既知の工程の欠点は、それが、セラミック処理ステップの完了時にポリマー処理ステップが実行される、基板転写工程を要する比較的複雑な工程であるということである。かかる工程は有害な温度への堆積ポリマーの暴露を防ぐので必要である。

本発明の方法は、可撓性導電トラック構成のセラミック誘電体層が原子層堆積（ＡＬＤ）技術を用いて堆積され得るという見識の活用であり、これは、可撓性導電トラック構成の製造工程における所要のポリマー処理ステップに適応する温度でセラミック誘電体層が形成され得るので、これらのポリマー処理ステップが、可撓性導電トラック構成の金属構造をカプセル化するセラミック誘電体層の形成の完了時に実行される必要がないという利点を持つ。その結果、これは転写基板を使用する必要性をなくし、これは従って図1に示す従来技術の方法と比較して製造方法を著しく単純にする。この堆積方法の交換は従来技術の方法のステップの一部の調節及び省略と一緒に、改良されたデバイスを提供することが可能で、既知の方法よりも単純な本発明の方法をもたらす。この点において方法は、基板が平坦な堆積面を持つときに平坦な外面を持つ本発明の導電トラック構成を用意するため、又は上記の通り５００ｎｍ未満の削減された厚さの層を堆積するために使用されることができ、方法は、方法で使用される基板堆積面が非平坦であるが層厚さが削減されるときに非平坦の外面を依然として持つ構成を用意するためにも使用されることができることが言及される。

原子層堆積ステップは半組み立てデバイスの既に存在する脆弱な層を保護するために低温で実行され得る。例えば、原子層堆積ステップは１２０℃未満で実行され得、この温度においてパリレン若しくはポリイミドなどのポリマー材料は劣化若しくは分解しない。

原子層堆積によって第一の生態適合性ポリマー層上に少なくとも一つの誘電体層を堆積するステップは、第一の生体適合性ポリマー層上に第一の誘電体層を堆積するステップと、第一の誘電体層上に第二の誘電体層を堆積するステップとを有し得る；及び／又は、原子層堆積によってパターン化金属層上に少なくとも一つの追加誘電体層を堆積するステップは、パターン化金属層上に第一の追加誘電体層を堆積するステップと、第一の追加誘電体層上に第二の追加誘電体層を堆積するステップとを有する。原子層堆積の利点の一つは、低欠陥密度を持つ比較的薄い誘電体層が形成され得ることであり、これは限られた厚さを持つが、ＡＬＤ工程の特徴である低欠陥密度に起因する高い完全性を持つ誘電体層スタックの形成を容易にする。

上記構成について記載の厚さはＡＬＤを用いて堆積され得る。特に有利な実施形態において、少なくとも一つの誘電体層と少なくとも一つの追加誘電体層は各々１００ｎｍ未満の厚さに堆積される。これはかかる比較的薄い誘電体層スタックがＡＬＤ誘電体層における本質的に低い欠陥密度に起因して誘電体層スタックの電気絶縁及びバリア特性を損なうことなく、２００ｎｍ未満、例えば１００ｎｍ未満、例えば約５０ｎｍの最大総厚さを持つ、中に金属構造が埋め込まれる誘電体層スタックが実現され得るので、特に可撓性の導電トラック構成の形成を可能にする。

ＡＬＤ工程を用いて堆積される誘電体層材料の化学組成は特に限定されない；任意の適切な誘電材料、すなわち電気絶縁材料が考慮され得る。一実施形態において、少なくとも一つの誘電体層及び／又は少なくとも一つの追加誘電体層は、酸化ケイ素、チッ化ケイ素若しくは酸化アルミニウムのうち少なくとも一つから独立して選択されるが、代替的な誘電材料、例えば酸化ジルコニウム若しくは酸化ハフニウムなどのｈｉｇｈ‐ｋ酸化物、及び／又は適切なバリア特性を持つ他の窒化物、例えばチッ化チタン若しくはチッ化タンタルも考慮され得る。

第一の生体適合性ポリマー層と第二の生体適合性ポリマー層は各々電気絶縁ポリマーから構成され得る。電気絶縁性である任意の適切な生体適合性ポリマーが使用され得る；例えば、電気絶縁ポリマーはパリレン及びポリイミドから選択され得る。

一実施形態において、方法は第一の生体適合性ポリマー層の形成前に基板上に剥離層を設けるステップをさらに有し、上記基板を除去するステップは上記剥離層を溶解するステップを有する。これは例えば基板を分解する機械的研磨ステップ若しくはエッチングステップの必要性をなくすことによって（このステップは時間内に終了しない場合可撓性導電トラックを損傷し得る）、可撓性導電トラック構成への損傷リスクを最小限にする方法で除去され得るという利点を持つ。剥離層の使用はさらに、基板が再利用され得、それによって製造方法の材料バジェットを削減し、これは製造工程の総コストを削減し得るという利点を持つ。

本発明のトラック及び方法において、基板はポリマー基板若しくは無機基板であり得る。好適にはウェハタイプ若しくはガラスタイプ基板が使用される。特にＳＯＩ若しくは通常シリコンウェハなどのウェハを有するシリコンが使用される。

本発明の実施形態は添付の概略図を参照して、限定されない実施例としてより詳細に記載される。

埋め込みデバイス用の可撓性導電トラック構成の従来技術の製造方法を概略的に描く。本発明の一実施形態にかかる埋め込みデバイス用の可撓性導電トラック構成の製造方法を概略的に描く。本発明の一実施形態にかかる埋め込みデバイス用の可撓性導電トラック構成の上面図を概略的に描く。本発明の一実施形態にかかる埋め込みデバイス用の可撓性導電トラック構成の断面を概略的に描く。本発明の一実施形態にかかる神経刺激システムを概略的に描く。

図中、同じ参照番号が同一若しくは同様の部分を示すために使用される。

図２は本発明の一実施形態例にかかる可撓性導電トラック構成の製造方法を描く。方法はステップ（ａ）において可撓性導電トラック構成がその上に形成される基板１０の提供から開始する。任意の適切な基板１０がこの目的のために使用され得る；例えば可撓性導電トラック構成が半導体加工ステップを用いて形成される場合、基板１０はシリコンウェハであり得る。しかしながら他の基板、例えばガラス基板も考慮され得ることが理解されるべきである。

オプションのステップ（ｂ）において、剥離層３２が基板１０上に形成され得る。後ほどより詳細に説明される通り、かかる剥離層３２は典型的には剥離層３２を適切な溶媒に溶かすことによって除去され得る層である。一実施形態において、剥離層３２はフォトレジスト層であり、かかる層は周知であり典型的には適切な溶媒を用いて除去される。剥離層３２は２‐３ミクロンに及ぶ厚さなど、任意の適切な厚さに形成され得る。方法はその後ステップ（ｃ）へ進み、第一の生体適合性ポリマー層１８が基板１０上若しくは剥離層３２上に形成される。第一の生体適合性ポリマー層１８はスピンコーティング若しくはディップコーティングによって、又は化学蒸着などによって、いかなる適切な方法で、並びにいかなる適切な厚さに形成されてもよい。好適には、第一の生体適合性ポリマー層１８の厚さは、可撓性導電トラック構成の外側ポリマーシェルの総厚さが構成の所望の曲げ若しくは巻き特性を妨げないように選ばれる。一実施形態において、第一の生体適合性ポリマー層の厚さは２‐５ミクロンの範囲で選ばれる。

いかなる適切な生体適合性ポリマーが選択されてもよく、このポリマーは好適には、可撓性導電トラック構成が中に埋め込まれる体の部位が使用中に可撓性導電トラック構成を通って流れる電流からシールドされるよう、電気絶縁ポリマーである。例えば、生体適合性ポリマーはパリレン若しくはポリイミドであり得る。

次に、ステップ（ｄ）において原子層堆積を用いて一つ以上の誘電体層３４が第一の生体適合性ポリマー層１８上に形成される。かかる誘電体層は可撓性導電トラック構成内の金属構造を、体液中の腐食性成分など、可撓性導電トラック構成の環境において潜在的に有害な成分への暴露から保護する。誘電体層はかかる成分に対するバリア層として機能する。下層の第一の生体適合性ポリマー層１８がＡＬＤステップの温度バジェットによって劣化若しくは分解されないよう、ＡＬＤステップは典型的には１２０℃未満の温度で実行される。一実施形態において、ＡＬＤステップは１００℃未満の温度で実行される。

ＡＬＤは極めて低い欠陥密度を持つ高度にコンフォーマルな層を製造することができる。１００／ｃｍ^２より低い、及びさらに５０／ｃｍ^２より低い欠陥密度がＡＬＤ誘電体薄層について報告されている；例えばＹ．ＺｈａｎｇらはＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ，５１７（２００９），３２６９‐３２７２頁において２５ｎｍ厚のＡＬＤＡｌ_２Ｏ_３層についてたった３８／ｃｍ^２の欠陥密度を開示する。結果として、本発明のＡＬＤ誘電体層若しくは層スタック３４は、ＡＬＤ誘電体層若しくは層スタック３４の所要特性を損なうことなく、１００ｎｍ未満の厚さ、例えば５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ若しくはさらに２０ｎｍの厚さまで成長させられ得る。誘電体層スタック３４がステップ（ｄ）で形成される場合、この層スタックの個々の層は誘電体層スタック３４の総厚さが１００ｎｍ未満になるよう、例えば５０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、若しくはさらに２０ｎｍの厚さを持つよう、さらに小さい厚さに形成され得る。これは可撓性導電トラック構成の可撓性を大いに高める。

任意の適切な誘電材料がＡＬＤ誘電体層若しくは層スタック３４の形成のために使用され得る。例えば、酸化ケイ素層が堆積され得、酸化ケイ素及び窒化ケイ素層のスタックが堆積され得る、など。Ａｌ_２Ｏ_３、ＨｆＯ_２、ＺｒＯ_２、ＴｉＮ、ＴａＮなどといった代替的な酸化物及び窒化物の使用も考慮され得る。他の適切な酸化物と窒化物が当業者に明らかになる。かかる酸化物と窒化物の任意の適切な層の組み合わせ、例えば第一の生体適合性ポリマー層１８上の窒化物層と窒化物層上の酸化物層を有する層スタック、又は第一の生体適合性ポリマー層１８上の酸化物層と酸化物層上の窒化物層を有する層スタックが考慮され得る。

次に、例えば一つ以上の金属層を堆積及びパターニングすることによって、ステップ（ｅ）において金属構造１４が第一の誘電体層若しくは層スタック３４上に形成される。かかる金属構造の形成はそれ自体周知であり、簡潔さのためさらに詳細に説明されない。金属構造を作る金属は好適にはチタンなどの生体適合性金属である。可撓性導電トラック構成の電極、導電トラック及び／又は接点の少なくとも一部は、例えば第一の金属コアと第二の金属クラッドを持つバイメタルとして形成され得る。第一の金属は例えば第二の金属よりも高い、高導電性を持ち得るが、第二の金属は第一の金属よりも安価であり得る、及び／又は生体適合性であり得る。例えば、第一の金属は金などの貴金属であり得、第二の金属はチタンなどの金属であり得る。

かかるバイメタル構造の形成は、導電トラックの総厚さが限られ得ることを高導電性コアが保証し、それによって可撓性導電トラック構成の可撓性を改良するので、可撓性導電トラック構成における導電トラックの形成に特に適している。一実施形態において、導電トラックの厚さは４‐１３ミクロンの範囲である。導電トラックの厚さは典型的にはデバイス中の生体適合性ポリマー、電極及び／又は接点並びに誘電体層の選ばれた厚さに基づいて選ばれる。任意の適切な厚さ、例えば上記開示範囲外の厚さが考慮され得る。

ステップ（ｅ）での金属構造１４の形成後、方法はステップ（ｆ）へ進み、金属構造１４が第一の誘電体層若しくは層スタック３４と追加誘電体層若しくは層スタック３６によって形成される誘電体層スタックの中に埋め込まれるように、追加誘電体層若しくは層スタック３６がＡＬＤを用いて出来上がった構造の上に形成される。追加誘電体層若しくは層スタック３６は第一の誘電体層若しくは層スタック３４と同じ材料を用いて同じ厚さに形成され得、これは既に上記されており従って簡潔さのためだけに再度記載されない。しかしながら、追加誘電体層若しくは層スタック３６は第一の誘電体層若しくは層スタック３４と異なる材料を有してもよく、及び／又は第一の誘電体層若しくは層スタック３４と異なる厚さに形成されてもよいことが理解されるべきである。追加誘電体層若しくは層スタック３６は典型的には、デバイスの近位部と遠位部において電極及び接点を露出するトレンチ３７を追加誘電体層若しくは層スタック３６に形成するよう、例えば適切なエッチングレシピを用いて、パターン化される。

ステップ（ｇ）において、第一の誘電体層若しくは層スタック３４と追加誘電体層若しくは層スタック３６によって形成される誘電体層スタックが、第一の生体適合性ポリマー層１８と追加生体適合性ポリマー層２４によって形成される生体適合性ポリマー層によってカプセル化されるように、生体適合性ポリマーの追加層２４が追加誘電体層若しくは層スタック３６の上に、例えばスピンコーティング、ディップコーティングによって、若しくは化学蒸着によって、形成される。追加層２４は第一の層１８と同じポリマーを用いて及び／又は同じ厚さに形成され得、これは既に上記されており従って簡潔さのためだけに再度記載されない。追加層２４は典型的には、トレンチ３７を通じてデバイスの近位部と遠位部において電極と接点を露出するトレンチ２５を追加層２４に形成するよう、例えば適切なエッチングレシピ若しくは溶媒を用いて、パターン化される。

最終ステップ（ｈ）において、基板１０が除去されて可撓性導電トラック構成１００をもたらす。基板１０は任意の適切な方法で、例えばエッチング、研磨若しくは研削によって、又は剥離層３２がある場合は、生体適合性ポリマー層１８及び２４を溶解若しくは劣化させない適切な溶媒で剥離層３２を溶解することによって、除去され得る。

この点で、第一の生体適合性ポリマー層１８が（平面）基板１０上若しくは（平面）剥離層３２、第一の生体適合性ポリマー層１８上に形成されるので、基板１０の除去に際し、デバイスの外側において実質的に平坦な若しくは平面の主要面、すなわち第一の生体適合性ポリマー層１８の面を持つポリマーシェルを持つ、可撓性導電トラック構成１００が得られる。これは後により詳細に説明される通り、かかる平坦若しくは平面の面が、リードボディ若しくは中心ロッドなどのキャリアに可撓性導電トラック構成１００をきつく巻きつけることを容易にするので有利である。

図３は本発明の一実施形態例にかかる可撓性導電トラック構成１００の上面図を概略的に描く。可撓性導電トラック構成１００は人若しくは動物の被検者などの被検者において刺激されるエリアに接触するための一つ以上の電極１１２を含む遠位部１１０を有する。刺激されるエリアは例えば蝸牛若しくは脳内にあり得る。可撓性導電トラック構成１００は、遠位部１１０へ近位部１３０を相互接続するストリップ１２０内の導電トラック１２２を通じて各電極１１２へ接続される一つ以上の接点１３２を含む近位部１３０をさらに有する。以下でより詳細に説明される通り、ストリップ１２０は典型的にはリードボディなどのキャリアに巻きつけられる。ストリップ１２０は任意の適切な寸法を持ち得る；特にストリップ１２０は例えば１０ｃｍ、２０ｃｍ、３０ｃｍ若しくはさらに５０ｃｍ及びそれを超える、数十ｃｍの長さを持ち得る。

接点１３２は、例えば一つ以上の接点１３２へ接続されること、及び一つ以上の接点１３２を通じて一つ以上の電極１１２へ電気信号を供給することによって、神経刺激及び／又は検出デバイスなどの信号源が一つ以上の電極１１２を制御するのを容易にする。例えば、可撓性導電トラック構成１００が人工内耳デバイスである場合、神経刺激デバイスは環境音を収集するためのマイクロフォン、環境音をフィルタリングするためのフィルタ、及び一つ以上の電極１１２を通じて蝸牛へ印加され得る刺激にフィルタリングされた環境音を変換するための、フィルタと接点１３２の間に結合される信号発生器を含み得る。

代替的に、神経刺激及び／又は神経検出デバイスは、パーキンソン病などの神経疾患の症状に対抗するために脳の領域に印加される規定信号を生成するための信号発生器を含む神経刺激ユニットを含んでもよく、この場合可撓性導電トラック構成１００の遠位部１１０は典型的には電極１１２の一つ以上を介して脳の適切な領域へ接続される。

図４は本発明の一実施形態にかかる、本発明の方法で製造される可撓性導電トラック構成１００の長さ方向の断面を概略的に描く。複数の金属構造、例えば単一金属構造１４によって形成される電極、例えばチタン電極、及び／又は、金属コア１４'、例えば金コアと、金属シェル１４、例えばチタンシェルとを持つバイメタル金属構造によって形成される電極が存在し得る。金属構造は第一の誘電体層若しくは層スタック３４と追加誘電体層若しくは層スタック３６によって形成されるＡＬＤセラミック誘電体層スタックに埋め込まれ、このＡＬＤセラミック誘電体層スタックは典型的には同じ厚さのＰＥＣＶＤ誘電体層スタックの欠陥密度よりも数オーダー低い低欠陥密度によって特徴付けられる。少なくとも一部の実施形態において、ＡＬＤセラミック誘電体層スタックは約１００ｎｍ、若しくは約１００ｎｍ未満、例えば約５０ｎｍの最大厚さなど、２００ｎｍ未満の最大厚さを持つ。ＡＬＤセラミック誘電体層スタックは第一の生体適合性ポリマー層１８と追加生体適合性ポリマー層２４によって形成されるポリマーコーティングに埋め込まれる。第一の生体適合性ポリマー層１８は典型的には実質的に平坦若しくは平面の面を持つことが繰り返して言われ、これは第一の生体適合性ポリマー層１８の実質的に平坦若しくは平面の面が比較的薄いＡＬＤセラミック誘電体層スタックと組み合わせて、曲げの際に可撓性導電トラック構成１００における応力のより良好な制御、すなわち応力削減を保証するので、可撓性導電トラック構成１００をキャリアにきつく巻きつけることを容易にする。生体適合性層１８の外面の少なくとも一つは実質的に平坦であり、それによって中心ロッドにスタック１００全体を巻きつけることを容易にする。平坦面は本発明の方法の使用に起因する。

刺激されるエリアと接触させられる電極１１２へのアクセス及び接点１３２へのアクセスは可撓性導電トラック構成１００にトレンチ若しくはビア４０を形成することによって提供され得る。かかるトレンチ若しくはビアの形成はそれ自体周知であるため、これは簡潔さのためだけにさらに詳細に説明されない。代替的に、複数の電極１１２及び／又は接点１３２は、ポリマーコーティングとセラミック誘電体層スタックを遠位部１１０及び／又は近位部１３０の選択エリアから除去することによって露出され得る。この点において、遠位部１１０と近位部１３０は限定されない実施例のみとして正方形を持つように示される；遠位部１１０と近位部１３０は任意の適切な形状を持ち得ることが理解されるべきである。

図５は本発明の一実施形態にかかる可撓性導電トラック構成１００と神経刺激デバイス２００を含む神経刺激システム１を概略的に描く。接点１３２を含む近位部１３０が神経刺激デバイス２００の追加接点２０２と接触させられ、一方電極１１２を含む遠位部１１０は人若しくは動物の被検者であり得る被検者の蝸牛の一部若しくは脳の一部など、刺激される組織エリアと接触させられ得るよう、可撓性導電トラック構成１００のストリップ１２０は典型的にはキャリア３００に、例えばリードボディに巻きつけられる。この目的で、被検者への身体的不快感を削減する、又は可撓性導電トラック構成１００の上述の部分を全て含むキャリア３００の埋め込みを実際に容易にするために、キャリア３００の直径を最小限にすることが設計目標である。キャリア３００の実現可能な直径は典型的には可撓性導電トラック構成１００のストリップ１２０がかかるキャリア３００にどれ位きつく巻きつけられ得るかによって、すなわちストリップ１２０の単一ターン若しくはピッチの直径によって決定される。

可撓性導電トラック構成１００におけるＡＬＤ誘電体層の使用により、従来技術の構成よりもかかるキャリア３００にきつく巻きつけられることができる可撓性導電トラック構成１００が提供され得る。特に、前述の通りＡＬＤ誘電体層の使用は削減された厚さ、例えば１００ｎｍ未満の最大厚さを持つ金属構造を埋め込むセラミック誘電体層スタックを容易にするので、構成を曲げる際により少ない応力が可撓性導電トラック構成１００内に生成され、これは小径の巻きつけと、結果として小径のキャリア３００を容易にする。同時に、セラミック層のバリア特性はかかる層における増加したピンホール若しくは欠陥のために損なわれない。ポリマーコーティングの実質的に平坦な主要面、すなわち第一の生体適合性ポリマー層１８の実質的に平坦な若しくは平面の主要面は、構成を曲げる際に可撓性導電トラック構成１００における応力をさらに削減するので、これはキャリア３００の直径のさらなる削減を容易にする。

キャリア３００は典型的には生体適合性ポリマー若しくは生体適合性金属など、生体適合性材料で作られる。かかる材料はそれ自体周知であり、いかなる適切な生体適合性材料がキャリア３００のために使用されてもよいことが、簡潔さのために単に留意される。

前述の通り人工内耳デバイス若しくは脳インプラントデバイスを刺激するデバイスなど、いかなる適切な神経刺激デバイス２００が使用されてもよい。他の神経システムも本発明のデバイスで刺激され得る。

上述の実施形態は本発明を限定するのではなく例示し、当業者は添付のクレームの範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施形態を設計することができることが留意されるべきである。クレームにおいて、括弧の間に置かれる任意の参照符号はクレームを限定するものと解釈されてはならない。"有する"という語はクレームに列挙されるもの以外の要素若しくはステップの存在を除外しない。ある要素に先行する"ａ"若しくは"ａｎ"という語はかかる要素の複数の存在を除外しない。本発明は複数の個別要素を有するハードウェアを用いて実現され得る。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、これら手段の複数はハードウェアの一つの同じ項目によって具体化されることができる。特定の手段が相互に異なる従属クレームに列挙されるという単なる事実はかかる手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。

Claims

神経刺激及び／又は神経検出のための可撓性導電トラック構成であって、
複数の電極を有する遠位部と、
複数の接点を有する近位部と、
前記遠位部と前記近位部の間のストリップとを有し、当該ストリップは各々が電極を接点に接続する複数の導電トラックを有し、少なくとも一つの前記導電トラックが誘電体層に埋め込まれ、当該誘電体層は生体適合性ポリマー層に埋め込まれ、前記誘電体層が５００ｎｍ未満の厚さを持し、当該生体適合性ポリマー層が、階段状プロファイルを持たない実質的に平坦な少なくとも一つの外側ポリマー面を持つ、可撓性導電トラック構成。
前記誘電体層が３００ｎｍ未満若しくはさらに２５０ｎｍ未満の厚さを持つ、請求項１に記載の可撓性導電トラック構成。
前記誘電体層が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び酸化アルミニウム若しくは他の無機酸化物のうち少なくとも一つを有する、請求項１又は２に記載の可撓性導電トラック構成。
中心ロッドをさらに有し、前記可撓性導電トラック構成が前記実質的に平坦な外側ポリマー面を当該中心ロッドに向けて当該中心ロッドにらせん状に巻きつけられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の可撓性導電トラック構成。
請求項１から４のいずれか一項に記載の可撓性導電トラック構成を有する、神経刺激及び／又は神経検出デバイスであって、前記複数の電極が神経へ信号を供給する及び／又は神経から信号を受信するために構成され、神経刺激及び／又は検出ユニットをさらに有し、前記可撓性導電トラック構成の近位部の各接点と接触するための複数の追加接点を持つ、神経刺激及び／又は神経検出デバイス。