JP4485323B2 - 神経再生電極装置の作製方法及びその神経再生電極装置 - Google Patents
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Description
上記した神経再生電極装置の作製方法としては、これまでに写真転写、エッチングなどを繰り返す半導体製造プロセスを転用した方法があり、薄膜上に神経が通る穴及び電極と、これらと外部とをつなぐ配線を2次元的に配置するようにしたものを作製していた。
本発明は、上記状況に鑑みて、神経繊維に対して個別に接続できる大規模な電極アレイを構成することが可能な神経再生電極装置の作製方法及びその神経再生電極装置を提供することを目的とする。
〔1〕神経再生電極装置の作製方法において、基板上に微小配線を形成し、前記微小配線に高さの異なる複数の微小空中電極を植設し、この微小空中電極に神経再生路を接続して構築することを特徴とする。
〔2〕上記〔1〕記載の神経再生電極装置の作製方法において、前記高さの異なる複数の微小空中電極の近傍にDLCからなる絶縁性ピラーを植設することを特徴とする。
〔4〕上記〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載の神経再生電極装置の作製方法において、前記高さの異なる複数の微小空中電極がW(タングステン)ピラーであることを特徴とする。
本発明では、FIB−CVD法などの任意立体造形法を用いることで、3次元に電極を配置し、配線部の接続を容易にする。そのために、電子計算機を利用して設計した微小立体構造物の3次元モデルからビームの強度、照射位置、照射時間を決定し、これに基づいて集束イオンビーム装置を制御することで任意の微小立体構造物を作製する。
(1)まず、図1(a)に示すように、基板1上に微小配線(Cr)2を形成し、その微小配線2上に高さが異なる複数の微小空中電極(Wピラー)3を植設する。つまり、神経再生路を構築しやすいように、基板1上に微小空中電極3を3次元的に構築する。
(4)次に、図1(d)に示すように、全ての微小空中電極3に接続された神経再生路5に神経束のガイドチューブ6を取り付ける。このガイドチューブ6はDLCにより形成することもできる。
〔具体例〕
以下、具体例について説明する。
図2は本発明の実施例を示す神経再生電極装置(神経インターフェース)の構成図であり、図2(a)はその第1層の神経再生電極装置(神経インターフェース)の斜視図、図2(b)は図2(a)の神経再生路(マイクロカーボンチューブ)の破断状態を示す模式図である。
図3に本発明にかかるFIB−CVD法による微小立体構造物の概略製作工程を示す。
この図において、21は3次元パターン作製装置、22は集束イオンビーム照射装置、23はボクセルデータ中の、空白のボクセルまでビーム走査されないようにするブランキング部とビーム走査方向等の制御部からなる制御装置、24はガスノズルである。
まず、図4(a)に示すように、第1に、ガラス基板31上にクロム配線パターン32をレーザーパターニングとウェットエッチングプロセスで形成する。次に、図4(b)に示すように、電気配線として働くWピラー33を、タングステンヘキサカルボニルガス雰囲気でFIB照射して、クロム配線パターン32上に植設した。そして、図4(c)に示すように、神経再生路となるマイクロカーボンチューブ34を、フェナントレンガス雰囲気中でFIB照射によりDLCを被覆して、Wピラー33に被着させて形成する。
この図において、Wピラー43は微小配線(Cr)42の終端にあり、マイクロカーボンチューブ45がWピラー43を覆っている。このマイクロカーボンチューブ45は、ガラス基板41上に立つDLCピラー44(ここでは2本)で支持されている。マイクロカーボンチューブ45とWピラー43を作製するための全作製時間は約2〜3時間であった。また、休止時間は100μsで、ビーム照射ピッチは2.4nmであった。
基板51上には、微小配線52が形成され、そこに5本のピラーが配置され、中央に位置するものはタングステン(W)ピラーからなり、微小空中電極53として働く。その他のピラーはDLCからなる絶縁性ピラー54であり、マイクロカーボンチューブ55を支持している。マイクロカーボンチューブ55は屈曲した神経再生路として設計され、Wピラーからなる微小空中電極53はその屈曲点でマイクロカーボンチューブ55に配線される。また、マイクロカーボンチューブ55の内径は3μm、その長さは10μmであり、製作時間は2時間38分であった。
図8は、V型マイクロカーボンチューブ71を示す。このV型マイクロカーボンチューブの内径は、約3μm、長さ10μmであった。
次に、本発明の神経再生電極装置を生体外でテストした例について示す。ここでは、培養細胞を用いて材料の生体適合性を調査した。ラットの肝細胞であるBRL細胞を37℃で約24時間、培養皿に低温放置した。結果として、DLCはほとんど細胞接着性がないことが分かった。DLCは結合組織を減少させることができるため、神経電極に適していると考えられる。これは、一般的に、神経と電極間の結合組織が生体への長時間に渡る埋め込みで電極のインピーダンスを上昇させるからである。
2,12,42,52,62 微小配線(Cr)
3,13,33,43,53,63 微小空中電極(Wピラー)
4,14,44,54,64 絶縁性ピラー(DLCピラー)
5,15 神経再生路(マイクロカーボンチューブ)
6,17 ガイドチューブ
16 神経束
18 神経繊維
21 3次元パターン作製装置
22 イオンビーム照射装置
23 制御装置
24 ガスノズル
32 配線パターン
34,45,55,65,66 マイクロカーボンチューブ
71 V型マイクロカーボンチューブ
Claims (5)
- (a)基板上に微小配線を形成し、
(b)前記微小配線に高さの異なる複数の微小空中電極を植設し、
(c)該微小空中電極に神経再生路を接続して構築することを特徴とする神経再生電極装置の作製方法。 - 請求項1記載の神経再生電極装置の作製方法において、前記高さの異なる複数の微小空中電極の近傍にDLCからなる絶縁性ピラーを植設することを特徴とする神経再生電極装置の作製方法。
- 請求項1又は2記載の神経再生電極装置の作製方法において、前記神経再生路に神経束をガイドし、防護するガイドチューブを設けることを特徴とする神経再生電極装置の作製方法。
- 請求項1、2又は3記載の神経再生電極装置の作製方法において、前記高さの異なる複数の微小空中電極がW(タングステン)ピラーであることを特徴とする神経再生電極装置の作製方法。
- 請求項1から4の何れか一項記載の神経再生電極装置の作製方法によって作製される神経再生電極装置。
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