JP4412970B2 - Method for producing biological tissue stimulation electrode - Google Patents

Method for producing biological tissue stimulation electrode Download PDF

Info

Publication number
JP4412970B2
JP4412970B2 JP2003367675A JP2003367675A JP4412970B2 JP 4412970 B2 JP4412970 B2 JP 4412970B2 JP 2003367675 A JP2003367675 A JP 2003367675A JP 2003367675 A JP2003367675 A JP 2003367675A JP 4412970 B2 JP4412970 B2 JP 4412970B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
electrode
protrusion
forming
exposed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003367675A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004195206A6 (en
JP2004195206A (en
Inventor
崇 徳田
淳 太田
景一郎 香川
透 八木
昭宏 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidek Co Ltd
Original Assignee
Nidek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nidek Co Ltd filed Critical Nidek Co Ltd
Priority to JP2003367675A priority Critical patent/JP4412970B2/en
Publication of JP2004195206A publication Critical patent/JP2004195206A/en
Publication of JP2004195206A6 publication Critical patent/JP2004195206A6/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4412970B2 publication Critical patent/JP4412970B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

本発明は、生体組織に電気刺激を与えるための電極を製造する方法及び該方法により得られる生体組織刺激用電極に関する。   The present invention relates to a method for producing an electrode for applying electrical stimulation to a biological tissue and a biological tissue stimulation electrode obtained by the method.

近年、失明治療技術の一つとして、電極等を有する眼内埋埴装置(体内装置)を眼内に設置し、生体組織(ここでは網膜を構成する細胞)を複数の電極にて電気刺激して視覚の再生を試みる視覚再生補助装置の研究がされている。このように生体に対して電気刺激を与えるために患者眼の眼内に体内装置を設置(埋殖)する場合、生体内の長期埋殖に対応するために生体適合性の高い絶縁膜で体内装置全体を包埋しておくことが重要である。しかしながら網膜を構成する細胞に対しては体内装置の電極にて電気刺激を与える必要があるため、この電極部分に関しては露出させなくてはならない。   In recent years, as one of the blindness treatment techniques, an intraocular implantation device (internal device) having electrodes or the like is installed in the eye, and a living tissue (here, cells constituting the retina) is electrically stimulated with a plurality of electrodes. Research on visual reproduction assist devices that attempt to reproduce visual abilities is underway. Thus, when an intracorporeal device is installed (implanted) in the eye of a patient's eye in order to apply electrical stimulation to the living body, an insulating film with high biocompatibility is used in the body to support long-term implantation in the living body It is important to embed the entire device. However, since it is necessary to apply electrical stimulation to the cells constituting the retina with the electrode of the internal device, this electrode portion must be exposed.

複数の電極を用いて生体組織に多点刺激を行うための電極としては、神経細胞の多点同時刺激・計測を行う一体化複合電極が近似する技術として挙げられる。この多点同時刺激・計測を行う一体化複合電極は、基板上にリード線を形成しておき、この基板に絶縁性の感光性樹脂を塗布した後、フォトエッチング手法により電極が露出するように孔を開け、この孔に金等の導電性金属材料を蒸着させることにより露出電極を形成するようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−296595号公報(第4頁〜第5頁、第3図等)
As an electrode for performing multipoint stimulation on a living tissue using a plurality of electrodes, an integrated composite electrode for performing multipoint simultaneous stimulation / measurement of nerve cells can be cited as a technique. This integrated composite electrode that performs multi-point simultaneous stimulation / measurement is such that lead wires are formed on a substrate, an insulating photosensitive resin is applied to the substrate, and then the electrode is exposed by a photoetching technique. There is one in which an exposed electrode is formed by opening a hole and depositing a conductive metal material such as gold in the hole (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 6-296595 (pages 4 to 5, FIG. 3 etc.)

視覚再生補助装置に用いられる眼内埋殖装置においては、眼内に埋殖される基板の完全包埋と生体組織刺激用の露出電極とを同時に実現することが必要である。しかしながら、特許文献1に開示されるように一旦基板を完全に包埋した後に、樹脂に孔を開け蒸着による露出電極を形成する方法では、金属電極による稠密性による絶縁信頼性の低下の問題があり、体内への長期埋殖には向かない。また、包埋樹脂に孔を開け、ここに電極を形成させるため、電極の形成が不十分である場合、露出電極面が包埋樹脂表面より低くなる可能性がある。この場合生体組織への接触性が低下する場合ある、といった問題があった。
上記従来技術の問題点に鑑み、電極と生体組織との接触性や長期埋殖に好適な生体組織刺激用電極の製造方法及び該方法を用いた生体組織刺激用電極を提供することを技術課題とする。
In an intraocular implant device used for a visual regeneration assisting device, it is necessary to simultaneously realize complete embedding of a substrate to be implanted in the eye and an exposed electrode for stimulating living tissue. However, as disclosed in Patent Document 1, once the substrate is completely embedded, a method of forming a hole in the resin and forming an exposed electrode by vapor deposition has a problem of a decrease in insulation reliability due to the denseness due to the metal electrode. Yes, not suitable for long-term implantation in the body. Moreover, since a hole is formed in the embedding resin and an electrode is formed here, the exposed electrode surface may be lower than the embedding resin surface when the electrode is not sufficiently formed. In this case, there is a problem that the contact property to the living tissue may be lowered.
In view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a method for producing an electrode for stimulating living tissue suitable for contact between the electrode and the living tissue and long-term implantation, and an electrode for stimulating living tissue using the method. And

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
(1) 基板上に所定の配線回路を形成する第1ステップと、該第1ステップにより形成された配線回路上に導電性を有するAu系の貴金属材料にて突起部を形成する第2ステップと、該第2ステップにより形成された前記突起部付基板に対し少なくとも前記突起部が形成された前記配線回路を生体適合性の良い絶縁膜にて被膜する第3ステップと、該第3ステップにより被膜された前記基板に対し前記突起部が形成されている面を厚み方向に対して所定量除去することにより前記突起部の先端を露出させ露出電極を形成する第4ステップと、該第4ステップにより形成された前記露出電極上にさらに導電性を有するPt系の貴金属材料にて突起部を形成する第5ステップと、を有することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) a first step of forming a predetermined wiring circuit on the substrate, and a second step of forming a protrusion with a conductive Au-based noble metal material on the wiring circuit formed by the first step; A third step of coating the wiring circuit having at least the projections on the substrate with the projections formed by the second step with an insulating film having a good biocompatibility; and a coating by the third step . a fourth step you form an exposed electrode to expose the tip of the protrusion by a predetermined amount removed surface on which the projecting portion is formed to the substrate that has been in the thickness direction is, fourth step And a fifth step of forming a protrusion with a Pt-based noble metal material having conductivity on the exposed electrode formed by the step .

本発明によれば、生体組織との接触性や長期埋殖に好適な生体刺激用電極を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a biostimulation electrode suitable for contact with a living tissue and long-term implantation.

本発明の実施の形態を図面を基に説明する。本実施の形態で用いる生体組織刺激用電極は網膜を構成する細胞に対して電気刺激を行うための電極である。図1は本実施の形態で製造する生体組織刺激用の電極を製造する手順を示したフローチャート、図2は基板上にリード線を形成した状態を示す図であり、図3はリード線形成後に基板上に電極を形成するための様子を示した断面図である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The biological tissue stimulation electrode used in the present embodiment is an electrode for performing electrical stimulation on cells constituting the retina. FIG. 1 is a flowchart showing a procedure for manufacturing an electrode for stimulating living tissue manufactured in the present embodiment, FIG. 2 is a diagram showing a state where lead wires are formed on a substrate, and FIG. 3 is a diagram after forming the lead wires. It is sectional drawing which showed the mode for forming an electrode on a board | substrate.

1は基板である。基板1は絶縁性材料を用いればよく、好ましくは絶縁性に加えて生体適合性の良い材料を用いればよい。また、本発明にて製造される電極は生体組織刺激に使用するため、基板は電極の設置面に沿って曲がるような柔らかい材料を用いることが好ましい。具体的には例えばシリコンやポリイミド等を挙げることができる。なお、本実施の形態ではポリイミドを使用するものとしている。また、シリコン等の半導体材料を基板材料として用いる場合には、シリコンを酸化処理して絶縁性を持たせるか、少なくともシリコン基板の配線回路形成面側に絶縁性を有する被膜を形成しておき、この被膜上に配線回路を形成すればよい。   Reference numeral 1 denotes a substrate. The substrate 1 may be made of an insulating material. Preferably, a material having good biocompatibility in addition to the insulating property may be used. Moreover, since the electrode manufactured in the present invention is used for biological tissue stimulation, the substrate is preferably made of a soft material that bends along the electrode installation surface. Specific examples include silicon and polyimide. In this embodiment, polyimide is used. When a semiconductor material such as silicon is used as the substrate material, the silicon is oxidized to have insulating properties, or at least a wiring film forming surface side of the silicon substrate is formed with an insulating film, A wiring circuit may be formed on this film.

2は基板1上に形成された配線回路(リード線)である。配線回路2に使用される材料としては例えばCr、Cu、Au、Al、Pt等の配線回路に一般的に用いられる材料が使用される。配線回路2の厚みは約1.0μm〜100μm程度であり、これらの材料を基板1上に蒸着、スパッタ等で積層し、フォトレジストを用いてエッチングにより所望の配線パターン(配線回路)を形成する。また、配線回路2を構成する各リード線末端2aは、φ50μm〜φ100μm程度の円形状となっており、ここに電極を形成するようになっている。なお、本実施の形態では5×5の計25個の電極を形成するための配線回路2としているが、これに限るものではなく、必要に応じた電極数に対応する配線回路を形成すればよい。なお、金属突起形成のための電極パッドを形成した集積回路チップを基板として用いることも可能である。この場合、配線回路2の働きをシリコン基板上の集積回路によって実現するのみならず、検出や増幅、信号処理といった各種の電気的・光学的処理機能を実現することが可能である。   Reference numeral 2 denotes a wiring circuit (lead wire) formed on the substrate 1. As a material used for the wiring circuit 2, for example, a material generally used for a wiring circuit such as Cr, Cu, Au, Al, and Pt is used. The wiring circuit 2 has a thickness of about 1.0 to 100 μm. These materials are stacked on the substrate 1 by vapor deposition, sputtering, or the like, and a desired wiring pattern (wiring circuit) is formed by etching using a photoresist. . Further, each lead wire end 2a constituting the wiring circuit 2 has a circular shape of about φ50 μm to φ100 μm, and an electrode is formed here. In the present embodiment, the wiring circuit 2 is used to form a total of 25 electrodes of 5 × 5. However, the present invention is not limited to this, and if a wiring circuit corresponding to the number of electrodes according to need is formed. Good. An integrated circuit chip on which electrode pads for forming metal protrusions are formed can also be used as the substrate. In this case, the function of the wiring circuit 2 can be realized not only by an integrated circuit on the silicon substrate, but also various electrical and optical processing functions such as detection, amplification, and signal processing.

基板1上に所望する配線回路2の形成後、図3(a)に示すように、配線回路2の各リード線末端2a上に導電性材料からなる突起部3を形成する。突起部3の形成に用いられる導電性材料には、Au、Pt等の生体適合性が良い金属材料を用いることができる。本実施形態では突起部3としてAuのスタッドバンプを形成する。このような突起部3はワイヤボンディング方法(ボールボンダを利用した工法)にて1個ずつ形成しても良いし、メッキにて形成するようにしても良い。なお、ワイヤボンディング方法にてバンプを形成させる場合、液相や気相から凝集した金属ではなく、圧延によって形成された空孔等の少ないバルク金属を用いることができるため、電極の高品質化が期待できる。   After the desired wiring circuit 2 is formed on the substrate 1, as shown in FIG. 3A, the protrusion 3 made of a conductive material is formed on each lead wire end 2 a of the wiring circuit 2. As the conductive material used for forming the protrusions 3, a metal material having good biocompatibility such as Au and Pt can be used. In the present embodiment, Au stud bumps are formed as the protrusions 3. Such protrusions 3 may be formed one by one by a wire bonding method (a method using a ball bonder) or may be formed by plating. In addition, when forming bumps by the wire bonding method, it is possible to use not a metal aggregated from a liquid phase or a gas phase, but a bulk metal having a small number of holes formed by rolling, etc. I can expect.

また、このような突起部3の高さは、好ましくは10μm〜500μm程度、さらに好ましくは50μm〜300μmとなるようにする。突起部3はその後研磨によって所定量削られるため、高さが10μmに満たないと研磨が困難となる。また、突起部3の高さが500μmを超えても差し支えないが、突起部3の形成作業、絶縁材料による基板1の被覆作業やその後の研磨等に時間がかかることとなるため好ましくない。   Further, the height of the projection 3 is preferably about 10 μm to 500 μm, and more preferably 50 μm to 300 μm. Since the protrusion 3 is then scraped by a predetermined amount by polishing, polishing becomes difficult unless the height is less than 10 μm. Further, although the height of the protrusion 3 may exceed 500 μm, it is not preferable because it takes time to form the protrusion 3, the covering operation of the substrate 1 with an insulating material, and subsequent polishing.

配線回路2の各リード線末端2a上に突起部3を形成後、図3(b)に示すように、基板1全体を生体適合性が良く、絶縁性を有する材料にて包埋(被覆)し、被覆層4を形成する。基板1を包埋する絶縁材料としてはポリイミドや窒化シリコン等が挙げられる。本実施の形態ではポリイミドを用いて被覆層4を形成する。被覆方法は蒸着、スパッタ、塗布等の従来の手法を用いることができる。なお、本実施の形態では滴下塗布用ポリイミド前駆体を基板1に塗布し、乾燥、焼成を行うことにより、被覆層4を形成する。また、突起部3が形成された面を被覆する際には、突起部3の高さよりも十分高くなるように被覆層4を形成しておく。   After the protrusions 3 are formed on each lead wire end 2a of the wiring circuit 2, as shown in FIG. 3B, the entire substrate 1 is embedded (covered) with a material having good biocompatibility and insulating properties. Then, the coating layer 4 is formed. Examples of the insulating material for embedding the substrate 1 include polyimide and silicon nitride. In the present embodiment, the coating layer 4 is formed using polyimide. Conventional methods such as vapor deposition, sputtering, and coating can be used as the coating method. In this embodiment, the coating layer 4 is formed by applying a polyimide precursor for dropping application to the substrate 1, drying and baking. Further, when covering the surface on which the protrusions 3 are formed, the covering layer 4 is formed so as to be sufficiently higher than the height of the protrusions 3.

基板1が絶縁材料により包埋された後、基板1の突起部3形成面側を所定量研磨することにより被覆層4及び突起部3の一部を削り取る。削る量は所望する電極の高さが得られる程度に行えばよい。本実施形態では研磨により被覆層4及び突起部3の一部を削り取ることとしたが、これに限るものではなく、突起部3形成面側から被覆層4及び突起部3の一部を削り取る(所定量除去する)ことができればよい。例えば、カンナ,レーザ光等を用いて切削することや、エッチング処理等にて被覆層4及び突起部3の一部を除去するようにしても良い。   After the substrate 1 is embedded with an insulating material, the coating layer 4 and a part of the projection 3 are scraped off by polishing a predetermined amount of the projection 3 forming surface side of the substrate 1. What is necessary is just to carry out the amount cut away to such an extent that the desired electrode height is obtained. In the present embodiment, the coating layer 4 and part of the protruding part 3 are scraped off by polishing. However, the present invention is not limited to this, and part of the covering layer 4 and the protruding part 3 is scraped from the projecting part 3 forming surface side ( It is sufficient if a predetermined amount can be removed). For example, the coating layer 4 and a part of the protrusion 3 may be removed by cutting using a plane, laser light, or the like, or by etching.

被覆層4及び突起部3の一部が削られることにより、図3(c)に示すように突起部3が被覆層4から露出される。研磨に用いる装置は既存の半導体ウエハ等を研磨し、平坦化させる平坦化装置(研磨装置)等を用いればよい。このように露出した突起部3の露出面を露出電極3aとして使用する。以上のような工程を行うことにより、絶縁性に優れ、生体内に長期埋殖が可能な生体組織刺激用電極を作製することができる。また、被覆層4を研磨することにより突起部3を露出させて露出電極を形成するため、電極面が被覆層4よりも低くなることがない。
また、以上のような工程を経て、露出電極を作製することにより、被覆層4よりも露出電極面が低くなることがなく、生体組織と電極との接触性が向上するが、図3(d)に示すように露出電極面にAu等の電極材料をメッキ法やスクリーン印刷法、ワイヤーボンディング法等により凸状の電極5を形成させることも可能である。このように露出電極面にさらに凸状の電極5を形成させることにより生体組織と電極との接触性がさらに向上することが期待できる。
By cutting off part of the coating layer 4 and the protrusion 3, the protrusion 3 is exposed from the coating layer 4 as shown in FIG. As an apparatus used for polishing, a planarization apparatus (polishing apparatus) or the like for polishing and planarizing an existing semiconductor wafer or the like may be used. The exposed surface of the protruding portion 3 thus exposed is used as the exposed electrode 3a. By performing the steps as described above, it is possible to produce an electrode for stimulating living tissue that is excellent in insulation and can be implanted in the living body for a long period of time. Moreover, since the projection 3 is exposed by polishing the coating layer 4 to form an exposed electrode, the electrode surface does not become lower than the coating layer 4.
Further, by manufacturing the exposed electrode through the above steps, the exposed electrode surface does not become lower than the covering layer 4 and the contact between the living tissue and the electrode is improved. It is also possible to form the convex electrode 5 on the exposed electrode surface by plating, screen printing, wire bonding or the like with an electrode material such as Au. Thus, it can be expected that the contact between the living tissue and the electrode is further improved by forming the convex electrode 5 on the exposed electrode surface.

なお、以上の実施形態では、露出電極の材料にAu(金)を用いるものとしているが、これに限るものではなく、Pt(プラチナ)やPtIr(フ゜ラチナとイリシ゛ウムからなる複合金属)等のPt系貴金属を用いることもできる。このようなPt系貴金属からなる極細ワイヤーを半導体デバイスやLSIの配線に用いるスタッドバンプ形成装置に導入することにより、Auを用いたスタッドバンプに替え、Pt系貴金属を用いたスタッドバンプを基板1上に形成することができる。このようなPt系貴金属はAu系貴金属に比べ、耐蝕性や単位面積あたりの注入電荷量の点で優れている。   In the above embodiment, Au (gold) is used as the material of the exposed electrode. However, the present invention is not limited to this. Precious metals can also be used. By introducing such a fine wire made of a Pt-based noble metal into a stud bump forming apparatus used for wiring of a semiconductor device or an LSI, a stud bump using a Pt-based noble metal is replaced with a stud bump using Au on the substrate 1. Can be formed. Such a Pt-based noble metal is superior to an Au-based noble metal in terms of corrosion resistance and the amount of injected charge per unit area.

また、Pt系貴金属はAu系貴金属に比べ硬いため、スタッドバンプ形成時に基板表面を破壊してしまう恐れがある場合、基板上に形成させる突起部に用いる導電性材料には、比較的柔らかく基板表面を破壊し難い材料を用い、形成した突起部の上にさらにPt系貴金属からなるバンプを形成するようにしてもよい。具体的には、基板1上にAu系貴金属材料にてスタッドバンプを形成し、その上にPt系貴金属からなるスタッドバンプを設けるようにすることもできる。このような形成方法を用いることにより、図3(d)に示す突起部3はAu(Au系貴金属)となり、電極5はPt系貴金属にて形成することとなる。その結果、基板表面を破壊する恐れなく、耐食性等に優れたPt系貴金属材料を電極として用いることができる。   In addition, since Pt-based noble metals are harder than Au-based noble metals, if there is a risk of destroying the substrate surface during stud bump formation, the conductive material used for the protrusions formed on the substrate is relatively soft and the substrate surface Bumps made of Pt-based noble metal may be further formed on the formed protrusions using a material that is difficult to break. Specifically, a stud bump made of an Au-based noble metal material may be formed on the substrate 1, and a stud bump made of a Pt-based noble metal may be provided thereon. By using such a forming method, the protrusion 3 shown in FIG. 3D is made of Au (Au-based noble metal), and the electrode 5 is formed of a Pt-based noble metal. As a result, a Pt-based noble metal material excellent in corrosion resistance and the like can be used as an electrode without destroying the substrate surface.

また、本実施の形態では配線回路2のリード線末端2aに突起部3を形成後、絶縁材料にて基板1を包埋するものとしているが、これに限るものではない。例えば、基板1上に配線回路2を形成後、一旦絶縁材料にて配線回路2を被覆後、リード線末端2a上の被覆部分に孔を開け、その後突起部3を形成するようにしてもよい。突起部3の形成後は上述したように基板1全体を絶縁材料にて包埋し、研磨することにより露出電極を作製する。このように2段階にて被覆層を設けることにより、さらに絶縁性が高まることが期待される。   In the present embodiment, the substrate 3 is embedded with an insulating material after the protrusion 3 is formed on the lead wire end 2a of the wiring circuit 2. However, the present invention is not limited to this. For example, after the wiring circuit 2 is formed on the substrate 1, the wiring circuit 2 is once covered with an insulating material, then a hole is formed in the covering portion on the lead wire terminal 2 a, and then the protrusion 3 may be formed. . After the formation of the protrusions 3, the entire substrate 1 is embedded with an insulating material and polished as described above to produce an exposed electrode. By providing the coating layer in two stages as described above, it is expected that the insulating property is further improved.

次に、上述した工程により得られた生体刺激用電極を用いる装置の一例として、人工的に視覚を再生するために眼内に埋殖して用いる視覚再生補助装置について図4及び図5に基づいて以下に説明する。なお、図3に示した構成部品と同機能を有するものには同符号を付し、詳細な説明は省略する。
図4に示す視覚再生補助装置10は、大別して基板1上に取り付けられた電力取得部20と視覚再生部30から構成されている。なお視覚再生部30は電力取得部20と電線21を介して電気的に接続されている。
基板1は透光性を有する生体適合性の良い材料を使用しており、前述したようにポリイミドを用いている。基板1は円板部分1aと長板部分1bとからなり、円板部分1aには電力取得部20が、長板部分1bの先端には視覚再生部30が取り付けられている。
Next, as an example of an apparatus using the biostimulation electrode obtained by the above-described process, a visual reproduction assisting apparatus that is implanted and used in the eye for artificial reproduction of vision is based on FIGS. 4 and 5. Will be described below. Note that components having the same functions as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
The visual reproduction assisting device 10 shown in FIG. 4 is roughly composed of a power acquisition unit 20 and a visual reproduction unit 30 that are mounted on the substrate 1. The visual reproduction unit 30 is electrically connected to the power acquisition unit 20 via the electric wire 21.
The substrate 1 uses a material having translucency and good biocompatibility, and polyimide is used as described above. The substrate 1 is composed of a disc portion 1a and a long plate portion 1b. A power acquisition unit 20 is attached to the disc portion 1a, and a visual reproduction unit 30 is attached to the tip of the long plate portion 1b.

電力取得部20は、中心部に貫通孔が設けられ、中空となっているリング状の磁性体からなる磁芯20aと、磁芯20aの周囲に巻かれている2次コイル20bとからなっている。本実施形態の磁芯20aの中空部分には、水晶体の代わりとなる光学部材22(レンズ)が設置されており、眼前の所定距離だけ離れた位置にある物点の像を後述する視覚再生部30の受光面に結像させることができる。なお、体内装置20を眼内に設置した際に水晶体を取り除かない場合には、このレンズ22は設ける必要はない。   The power acquisition unit 20 includes a magnetic core 20a made of a ring-shaped magnetic body that is provided with a through hole in the center and is hollow, and a secondary coil 20b that is wound around the magnetic core 20a. Yes. In the hollow portion of the magnetic core 20a of the present embodiment, an optical member 22 (lens) instead of a crystalline lens is installed, and an image of an object point located at a predetermined distance in front of the eyes is described later. It is possible to form an image on 30 light receiving surfaces. If the lens is not removed when the intracorporeal device 20 is placed in the eye, the lens 22 need not be provided.

一方、視覚再生部30は、電極5、フォトダイオード等からなる受光素子31、及び受光素子31からの受光信号を基に所定の処理を加え、電極5から視覚を再生するための刺激電流を発生させるための制御回路32等が設けられ、IC(Integration Circuit)の構成を有している。受光素子31は視覚再生補助装置10を眼内に設置(埋殖)した際に、前眼部側に向く基板1上の面(眼内に入射する光束を受光できる面)に2次元アレイ状に多数設置されている。また、受光素子31の設置面と反対側の基板1の面(図4の紙面裏側)には、各受光素子31の各々に対応して電極5が2次元アレイ状に多数設置されている。
視覚再生補助装置10は、ポリイミド等の生体適合性の良い材料にて全体が被覆されており、装置への体液等による直接の接触を防ぐようになっている。また、電極5は前述した製造方法を用いることによって、被覆層を研磨した面から突き出た凸状の電極となっている。したがって、視覚再生補助装置10を患者眼の眼内に設置した際には、電極5の先端は網膜に直接接触できるようになっている。
On the other hand, the visual reproduction unit 30 performs a predetermined process based on the electrode 5, the light receiving element 31 including a photodiode, and the light reception signal from the light receiving element 31, and generates a stimulation current for reproducing the visual from the electrode 5. A control circuit 32 and the like are provided and have an IC (Integration Circuit) configuration. The light receiving element 31 is formed in a two-dimensional array on the surface on the substrate 1 facing the anterior eye portion (the surface capable of receiving the light beam incident on the eye) when the visual reproduction assisting device 10 is installed (implanted) in the eye. Many are installed. Further, a large number of electrodes 5 are arranged in a two-dimensional array corresponding to each of the light receiving elements 31 on the surface of the substrate 1 opposite to the installation surface of the light receiving elements 31 (the back side of the paper in FIG. 4).
The visual reproduction assisting device 10 is entirely covered with a biocompatible material such as polyimide, and prevents direct contact with the body fluid or the like. Moreover, the electrode 5 is a convex electrode protruding from the surface where the coating layer is polished by using the manufacturing method described above. Therefore, when the visual reproduction assisting device 10 is installed in the eye of a patient's eye, the tip of the electrode 5 can directly contact the retina.

図5は視覚再生補助装置10を眼内に設置した状態を示す図である。図に示すように、電力取得部20は虹彩の裏側に設置される。このとき瞳孔にレンズ22が位置するようにして設置される。長板部分1bは網膜に沿って置かれ、その先端の視覚再生部30は、網膜の所定位置に接触した状態でタック33により固定される。この状態にて電極5は網膜と常に接触しており、双極細胞や網膜神経節細胞等の網膜を構成する細胞を電気刺激して視覚の再生を行うことができる。
なお、40は患者が掛けるバイザーであり、バイザー40には中空状の磁芯41と1次コイル42とが取り付けられている。1次コイル42は電源装置43からの電力を電磁誘導により2次コイル20bに伝送する。視覚再生補助装置10は2次コイル20bにより得られた電力を用いて装置を駆動させる電力とする。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the visual reproduction assisting device 10 is installed in the eye. As shown in the figure, the power acquisition unit 20 is installed on the back side of the iris. At this time, the lens 22 is placed in the pupil. The long plate portion 1b is placed along the retina, and the visual reproduction unit 30 at the tip of the long plate portion 1b is fixed by the tack 33 in a state in contact with a predetermined position of the retina. In this state, the electrode 5 is always in contact with the retina, and visual regeneration can be performed by electrically stimulating cells constituting the retina such as bipolar cells and retinal ganglion cells.
Reference numeral 40 denotes a visor worn by a patient, and a hollow magnetic core 41 and a primary coil 42 are attached to the visor 40. The primary coil 42 transmits power from the power supply device 43 to the secondary coil 20b by electromagnetic induction. The visual reproduction assisting device 10 uses the power obtained by the secondary coil 20b as power for driving the device.

また、本実施の形態では網膜上に電極を設置するものとしているが、これに限るものではなく、網膜下(網膜と脈絡膜との間)に基板を差し込んで視細胞側から網膜を構成する細胞に電気刺激を与えるようにしても良い。このような場合には、電極の形成は前述した形成面と反対の面に行えば良い。   In this embodiment, the electrodes are placed on the retina. However, the present invention is not limited to this. Cells that constitute the retina from the photoreceptor side by inserting the substrate under the retina (between the retina and the choroid). You may make it give an electrical stimulus to. In such a case, the electrode may be formed on the surface opposite to the above-described formation surface.

以上の実施形態では、基板上に突起部を形成した後、ポリイミド等の絶縁性の材料(樹脂)を用いて突起部を完全に埋め(包埋し)、その後、樹脂を研磨することより露出電極を得るものとしているが、これに限るものではない。本発明における別の実施形態を以下に挙げる。   In the above embodiment, after forming the protrusion on the substrate, the protrusion is completely filled (embedded) with an insulating material (resin) such as polyimide, and then exposed by polishing the resin. Although an electrode is obtained, the present invention is not limited to this. Another embodiment of the present invention is listed below.

図6は包埋する樹脂の厚さを突起部3の高さよりも薄くし、突起部3の先端を、包埋時または包埋後に露出させて電極とした場合を示した図である。図6(a)に示すように、リード線末端2a上にPt系貴金属からなる突起部3(スタッドバンプ)を形成した後、突起部3の先端が露出するような厚さにて、ポリイミドからなる被覆層4を基板に形成させることにより、研磨等を行うことなしに被覆層4から露出した電極を形成することができる。被覆層4の形成は、前述したように滴下塗布用ポリイミド前駆体を基板1に塗布し、乾燥、焼成を行えばよい。また、図6(b)に示すように、基板1上に突起部3を形成した後、一旦突起部3の高さよりも薄い厚さにて基板1及び突起部3全体に被覆層4を形成させ、その後、突起部3の先端を覆っている樹脂を研磨、切削あるいは上方からのプレスによって取り除き露出電極を作成することもできる。突起部3の高さよりも薄い厚さにて基板1及び突起部3全体に被覆層4を形成させる方法としては、例えば滴下塗布用ポリイミド前駆体を基板1に塗布した後、硬化する前に窒素等の不活性ガスを塗布面に吹き付けることによって余分な樹脂を流し、その後硬化させる方法が挙げられる。   FIG. 6 is a view showing a case where the thickness of the resin to be embedded is made thinner than the height of the protrusion 3 and the tip of the protrusion 3 is exposed during or after embedding to form an electrode. As shown in FIG. 6 (a), after forming the protrusion 3 (stud bump) made of Pt-based noble metal on the lead wire end 2a, the polyimide 3 is formed with such a thickness that the tip of the protrusion 3 is exposed. By forming the coating layer 4 to be formed on the substrate, an electrode exposed from the coating layer 4 can be formed without performing polishing or the like. The coating layer 4 may be formed by applying the dripping coating polyimide precursor to the substrate 1 as described above, followed by drying and baking. Further, as shown in FIG. 6B, after forming the protrusion 3 on the substrate 1, the coating layer 4 is once formed on the entire substrate 1 and the protrusion 3 with a thickness thinner than the height of the protrusion 3. Then, the resin covering the tip of the protrusion 3 can be removed by polishing, cutting, or pressing from above to form an exposed electrode. As a method for forming the coating layer 4 on the substrate 1 and the entire projection 3 with a thickness smaller than the height of the projection 3, for example, after applying a dripping-applied polyimide precursor to the substrate 1, nitrogen is applied before curing. A method in which an excess resin is allowed to flow by spraying an inert gas such as the like onto the coated surface and then cured is exemplified.

このように、包埋する樹脂の厚さを突起部の高さよりも薄くし、突起部の先端を包埋時または包埋後に露出させて電極作成するようにしても、電極と樹脂とが密接しているため、体内埋植時における基板への体液の浸潤等が抑制される。また、電極先端が被覆層より低くなりにくいため、生体組織との接触性がよい。   Thus, even if the thickness of the resin to be embedded is made thinner than the height of the protrusion and the tip of the protrusion is exposed during or after embedding, the electrode and the resin are in close contact. Therefore, infiltration of body fluid into the substrate during implantation in the body is suppressed. In addition, since the electrode tip is less likely to be lower than the coating layer, the contact with the living tissue is good.

図7は液体の絶縁材料を用いるのではなく、樹脂フィルムを基板に圧着することにより被覆層を形成し、露出電極を得る方法を示した図である。図7(a)に示すように、基板1上に突起部3を形成した後、ポリイミド等の絶縁性を有するフィルム100にて突起部3を覆い、その上から圧着用治具101にてフィルム100を上方からプレスする。使用するフィルムの厚さは突起部3の高さよりも薄いものを使用する。圧着用治具101のプレスにより、突起部3の先端がフィルム100を貫通し、基板1上を包埋した樹脂(フィルム100)上面に露出するとともに、フィルム100は基板1に強固に接着され被覆層として機能する。なお、フィルム100の圧着後、フィルム100を圧着用治具101から簡単に離れやすくしておくために、予め圧着用治具100のフィルム接触面に離型剤等を塗布しておく、あるいは圧着用治具100の表面をテフロンコーティングする等によって剥離を容易にすることができる。また、このようなフィルムを圧着させる技術としては、半導体チップ実装で用いられているNCF(non-conductive film)の圧着技術等を用いることができる。   FIG. 7 is a diagram showing a method for obtaining an exposed electrode by forming a coating layer by press-bonding a resin film to a substrate instead of using a liquid insulating material. As shown in FIG. 7A, after forming the protrusions 3 on the substrate 1, the protrusions 3 are covered with an insulating film 100 such as polyimide, and the film is then covered with a crimping jig 101 from above. 100 is pressed from above. The thickness of the film to be used is thinner than the height of the protrusion 3. By pressing the crimping jig 101, the tip of the protrusion 3 penetrates the film 100 and is exposed on the upper surface of the resin (film 100) embedded on the substrate 1, and the film 100 is firmly adhered to the substrate 1 and covered. Acts as a layer. In addition, after the film 100 is pressure-bonded, a release agent or the like is applied to the film contact surface of the pressure-bonding jig 100 in advance or the pressure-bonding is performed so that the film 100 can be easily separated from the pressure-bonding jig 101. Peeling can be facilitated by, for example, coating the surface of the jig 100 with Teflon. Further, as a technique for pressure bonding such a film, a pressure bonding technique of NCF (non-conductive film) used in semiconductor chip mounting can be used.

また、図7(b)に示すように、圧着用治具101のフィルム100接触面側に凹部101aを形成しておき、フィルム100を介在させながら、この凹部101aに突起部3の先端を当てるようにしてフィルム100を基板1に圧着させることもできる。このようにフィルム100を基板1に圧着させることにより、突起部3の先端がフィルム100を貫通するとともに、その先端がフィルム100によって形成される被覆層から突出した凸状の露出電極を得ることができる。図7(a)及び(b)に示したように、基板上に予めPt系やAu系の材料にてバンプ(突起部)を形成しておき、その後樹脂フィルムを基板に圧着させ、突起部先端をフィルムから貫通させて露出電極を得ることにより、前述同様に電極と樹脂とが密接し体内埋植時における基板への体液の浸潤等が抑制される。また、電極先端が被覆層より低くなりにくいため、生体組織との接触性がよい。なお、図7(c)に示すように、凹部101aが形成された圧着用治具101をフィルム100が介在しない状態で凹部101aと突起部3先端とを嵌合させておき、その隙間に液状樹脂100´を流し込んで包埋し、その後樹脂100´を硬化させることによって、露出電極を得ることもできる。   Further, as shown in FIG. 7B, a recess 101a is formed on the film 100 contact surface side of the crimping jig 101, and the tip of the projection 3 is applied to the recess 101a while the film 100 is interposed. In this manner, the film 100 can be pressure-bonded to the substrate 1. In this way, by pressing the film 100 to the substrate 1, it is possible to obtain a convex exposed electrode in which the tip of the protrusion 3 penetrates the film 100 and the tip protrudes from the coating layer formed by the film 100. it can. As shown in FIGS. 7A and 7B, bumps (protrusions) are formed in advance on a substrate with a Pt-based or Au-based material, and then a resin film is pressure-bonded to the substrate, so that the protrusions By obtaining the exposed electrode by penetrating the tip from the film, the electrode and the resin are brought into close contact with each other as described above, and infiltration of body fluid into the substrate during implantation in the body is suppressed. In addition, since the electrode tip is less likely to be lower than the coating layer, the contact with the living tissue is good. In addition, as shown in FIG.7 (c), the crimping | compression-bonding jig | tool 101 in which the recessed part 101a was formed was made to fit the recessed part 101a and the front-end | tip of the projection part 3 in the state where the film 100 does not intervene, and it is liquid in the clearance gap. The exposed electrode can also be obtained by pouring and embedding the resin 100 ′ and then curing the resin 100 ′.

電極作成の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of electrode preparation. 基板上にリード線を形成した状態を示した図である。It is the figure which showed the state which formed the lead wire on the board | substrate. 基板上に電極を形成する様子を示した図である。It is the figure which showed a mode that an electrode was formed on a board | substrate. 視覚再生補助装置の概略構成を示した図である。It is the figure which showed schematic structure of the visual reproduction assistance apparatus. 眼内に視覚再生補助装置を埋殖した状態を示した図である。It is the figure which showed the state which embedded the visual reproduction auxiliary | assistance apparatus in the eye. 本発明における変容例を示した図である。It is the figure which showed the example of a change in this invention. 本発明における変容例を示した図である。It is the figure which showed the example of a change in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 配線回路
2a リード線末端
3 突起部
3a 露出電極




1 Substrate 2 Wiring circuit 2a Lead wire end 3 Projection 3a Exposed electrode




Claims (1)

基板上に所定の配線回路を形成する第1ステップと、該第1ステップにより形成された配線回路上に導電性を有するAu系の貴金属材料にて突起部を形成する第2ステップと、該第2ステップにより形成された前記突起部付基板に対し少なくとも前記突起部が形成された前記配線回路を生体適合性の良い絶縁膜にて被膜する第3ステップと、該第3ステップにより被膜された前記基板に対し前記突起部が形成されている面を厚み方向に対して所定量除去することにより前記突起部の先端を露出させ露出電極を形成する第4ステップと、該第4ステップにより形成された前記露出電極上にさらに導電性を有するPt系の貴金属材料にて突起部を形成する第5ステップと、を有することを特徴とする生体組織刺激電極の製造方法。 A first step of forming a predetermined wiring circuit on the substrate, a second step of forming a protrusion with a conductive Au-based noble metal material on the wiring circuit formed by the first step; A third step of coating the wiring circuit having at least the protrusions on the substrate with the protrusions formed in two steps with an insulating film having a good biocompatibility; and the coating in the third step a fourth step you form an exposed electrode to expose the tip of the protrusion by a predetermined amount removed surface on which the projecting portion with respect to the substrate is formed in the thickness direction, is formed by the fourth step And a fifth step of forming a protrusion on the exposed electrode with a Pt-based noble metal material having conductivity .
JP2003367675A 2002-12-02 2003-10-28 Method for producing biological tissue stimulation electrode Expired - Fee Related JP4412970B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003367675A JP4412970B2 (en) 2002-12-02 2003-10-28 Method for producing biological tissue stimulation electrode

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002349582 2002-12-02
JP2002349582 2002-12-02
JP2003367675A JP4412970B2 (en) 2002-12-02 2003-10-28 Method for producing biological tissue stimulation electrode

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004195206A JP2004195206A (en) 2004-07-15
JP2004195206A6 JP2004195206A6 (en) 2004-12-24
JP4412970B2 true JP4412970B2 (en) 2010-02-10

Family

ID=32774980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003367675A Expired - Fee Related JP4412970B2 (en) 2002-12-02 2003-10-28 Method for producing biological tissue stimulation electrode

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4412970B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105266957A (en) * 2015-02-05 2016-01-27 浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司 Artificial retina stimulating electrode and manufacturing method therefor

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4827480B2 (en) * 2005-09-30 2011-11-30 株式会社ニデック Visual reproduction assist device
US7877866B1 (en) * 2005-10-26 2011-02-01 Second Sight Medical Products, Inc. Flexible circuit electrode array and method of manufacturing the same
DE102006008050A1 (en) * 2006-02-21 2007-08-23 Imi Intelligent Medical Implants Ag Device with flexible multi layer system e.g. for contacting or electro stimulation of living tissue cells or nerves, has contact point for electrical contacting and PCB has structure of electrically isolating material layer
US7937153B2 (en) 2006-06-19 2011-05-03 Second Sight Medical Products, Inc. Electrode with increased stability and method of manufacturing the same
RU2452529C2 (en) * 2006-07-28 2012-06-10 Мед-Эл Электро-Медицинише Герете Гезелльшафт М.Б.Х. Method for making neurostimulation chain and neurostimulation chain
JP5219443B2 (en) * 2007-09-28 2013-06-26 株式会社ニデック Method for producing stimulation unit for visual reproduction assist device
CN102037528A (en) * 2008-03-20 2011-04-27 格瑞巴奇有限公司 Shielded three-terminal flat-through EMI/energy dissipating filter
JP5362449B2 (en) * 2009-06-04 2013-12-11 株式会社ニデック Visual reproduction assist device
KR101209403B1 (en) 2010-07-26 2012-12-06 서울대학교산학협력단 Method for fabricating arrowhead-shaped micro-electrode array with wrapping layer
US9480837B2 (en) 2013-02-15 2016-11-01 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology High-functionality bioelectrode
KR101916816B1 (en) 2017-07-10 2018-11-08 크라운의료기(주) Electric stimulator
JP7028755B2 (en) * 2018-11-27 2022-03-02 ショット日本株式会社 Glass substrates with biocompatible through silicon vias and small biocompatible electronic devices
KR20230127542A (en) * 2022-02-25 2023-09-01 주식회사 엔포마레 Structure of electrode and electrode module for neural probe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105266957A (en) * 2015-02-05 2016-01-27 浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司 Artificial retina stimulating electrode and manufacturing method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004195206A (en) 2004-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4412970B2 (en) Method for producing biological tissue stimulation electrode
US8121697B2 (en) Biocompatible bonding method and electronics package suitable for implantation
US9387321B2 (en) Stimulation patterns for a visual prosthesis
US8644937B2 (en) Electronics package suitable for implantation
US8180453B2 (en) Electrode array for neural stimulation
US8150534B2 (en) Electrode array for even neural pressure
JP2007044323A (en) Eyesight regeneration supporting apparatus
JP2008055000A (en) Visual regeneration device
JP2004195206A6 (en) Method for producing electrode for stimulating biological tissue and electrode for stimulating biological tissue obtained by the method
US20100198299A1 (en) Biological implantable functional device and vision regeneration assisting apparatus
JP4359567B2 (en) Visual reproduction assist device and method of manufacturing the same
JP2006280412A (en) Auxiliary device for regenerating visual sense and method of manufacturing
JP5265209B2 (en) Visual reproduction assist device
TW533523B (en) Package of semiconductor and manufacture method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090728

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091020

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091117

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121127

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131127

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees