JP6908688B2 - 柔軟神経電極およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、柔軟神経電極およびその製造方法に関する。本発明は、特に、高い機械力に耐えることができるこのような電極に関する。

既知の柔軟神経電極は、層化したシーケンスのエラストマー−金属−エラストマーを含み、シリコーンゴムが上部のエラストマー層である。導電性トラックおよび接触パッドが、それらを金属箔から切り抜くことによって生成される。これらのトラックおよびパッドは、シリコーンエラストマーに埋め込まれる。シリコーンは非常に弾性があるので、例えば植え込み手術中に加えられるようなひずみおよび他の機械的負荷から、壊れやすい金属トラックを保護することができない。したがって、当技術分野では、追加の層を設け、その機能は、神経電極の機械的特性を設定し、金属構造体を保護することである。この追加の層は、高張力ポリマー箔、例えば、パリレン−Ｃ、またはポリマー繊維から作られたメッシュである。この層は、壊れやすい金属トラックに到達する力を最小限に抑えるために、機械的補強材、例えばストレインリリーフ（ｓｔｒａｉｎ ｒｅｌｉｅｖｅ）として作用する。この層は、エラストマー層に埋め込まれ、すなわち、金属層と下部のエラストマー層との間に位置する。

これにより、製造プロセスが複雑になり、追加の補強材層により、神経電極は、このような補強材層がない場合よりも厚くなる。別の欠点は、電極アレイの機械的中立軸を定める丈夫な補強材層が、金属とは異なる層に位置することである。電極アレイの屈折が、依然として金属層における張力および／または圧縮力を引き起こし、金属構造体の完全性が危険にさらされる。

一方では可撓性であるが十分に薄く頑強であり、他方では、製造するのに安価である、神経電極を提供することを目的とする。

この目的は、柔軟神経電極、およびそれぞれの独立請求項の特徴を有する柔軟神経電極を製造する方法によって解決される。有利な実施形態が、それぞれの従属請求項に定められている。

したがって、導電材料を含みエラストマー層（ＰＤＭＳ）上に置かれた少なくとも１つの平面状の金属層を有する柔軟神経電極が提供され、電極の補強のために、高張力ポリマー層、特にパリレン層が、少なくとも１つの金属層上に直接付けられ、高張力ポリマー層、特にパリレン層は、電極の最外層である。

よって、金属化エラストマーに基づいて神経電極を製造する既知のプロセスは、金属層上に置かれる層が多機能層であり、保護（電気絶縁）および機械的補強の両方に役立つか、または機械的補強にのみ役立つので、単純化される。さらに、補強材層の大部分が金属構造体間に位置し、これにより、中立軸が金属の層内にあるので、蛇行するような金属トラックがもはや必要でなく、このため、より高い一体化レベルで神経電極を製造することが可能となり、面積当たりのトラックおよび／または電極接点の量が増加する。

いったん生産されると、電極アレイは通常、専用の相互接続場所（溶接領域）における溶接、はんだ付け、またはワイヤボンディングによって、ワイヤまたは電子機器に接続される。いったんアレイが接続されると、溶接領域の電気接点は、ポリマーシールによって、互いに対して、また環境に対して、電気的にシールされなければならない。このシールは、シリコーンゴム自体に永続的に接着するシリコーンゴム接着剤を用いて確立されるが、高張力ポリマー層、特にパリレンへの永続的な結合は保証することができない。シリコーンが高張力ポリマー、特にパリレンの上に付けられる、材料遷移（ｍａｔｅｒｉａｌ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を避けるため、図１のプロセスステップｆ〜ｊが導入され、これにより、電極アレイの機能が、パリレンへのシリコーンの付着に決して依存せず、シリコーンへのパリレンの付着およびシリコーンへのシリコーンの付着にのみ依存することを確実にする。

特に前記に定めるような、柔軟神経電極を製造する本発明の方法は、以下の：
エラストマー層を放出担体上に付けるステップと、
レーザービームを用いてエラストマー層を構成するステップと、
金属層をエラストマー層上に積層させるステップと、
レーザービームを用いて金属層を構成するステップと、
余分な金属を除去するステップと、
エラストマー層を金属層上に付け、それによって溶接部位のエッジを画定するステップと、
溶接部位においてマスキングテープを貼るステップと、
パリレン層を、金属層、エラストマー層、およびマスキングテープ上に直接置くステップと、
レーザービームを使用して、開口部を構成し、平面状の電極のマスキングテープの外側輪郭を切り離す（ｃｕｔｔｉｎｇ−ｆｒｅｅ）ステップと、
マスキングテープを除去し、溶接領域を露出するステップと、
機械的担体から電極を除去するステップと、
ワイヤを電極に溶接するステップと、
溶接領域をエラストマーでシールするステップと
を含む。

追加の金属層が、神経電極に設けられ得る。しかしながら、最外（上）層として、常に高張力ポリマー、特にパリレンが、付けられる。

本発明およびその実施形態を、図面を参照してさらに詳細に説明する。

プロセスステップを示す層の図である。 断面図である。 上は、ワイヤの組立ておよびシール前の電極アレイの側面図であり、下はその上面図である。

図１を参照して、本発明の神経電極を製造するのに適用され得るプロセスステップのシーケンスを説明する。

まず、機械的担体１０がシリコーンゴムの層（エラストマー層）２０でコーティングされる（ステップａ）。

シリコーン２０は、電極部位になる場所およびワイヤを金属に溶接する領域においてレーザーで除去される（ステップｂ）。

金属箔３０がシリコーン層２０に積層され（ステップｃ）、電極トラックの外周、溶接パッド、および電極部位がレーザーにより切断される（ステップｄ）。

余分な金属箔が除去され（ステップｅ）、電極部位領域から溶接領域へ遷移する場所（すなわち、エッジ）において、液体シリコーンゴムの層７０が堆積され硬化される（ステップｆ）。

溶接領域全体ならびに先のプロセスステップで堆積されたシリコーン７０の一部は、マスキングテープ８０で覆われる（ステップｇ）。

構造体全体がパリレン４０（ポリマー層）でコーティングされる（ステップｈ）。

レーザーを用いて、電極アレイの外周が切断され、電極部位１１０が開口され、マスキングテープが切り離される（ステップｉ）。

上にコーティングされたパリレンと共にマスキングテープ１２０が除去され、溶接領域を露出する（ステップｊ）。

電極アレイ１５０は機械的担体１０から持ち上げられ（ステップｋ）、機械的担体１０は処分される。ワイヤ１３０は溶接領域で個々のトラックに溶接され（ステップｌ）、溶接領域における露出された金属はすべて、液体シリコーンでシールされ（ステップｍ）、これは硬化させられる。

通常、医療グレードのシリコーンゴムがエラストマーとして使用される。金属箔は、ステンレス鋼、白金、白金イリジウム、または神経電極の製造に適切な任意の材料から作られ得る。

コーティング方法は、パリレンの化学蒸着（パリレンの堆積のための標準的な操作手順）である。

図２は電極アレイを通る断面図を示し、電極アレイが、開口部９０を参照すると（パリレンを除去することによって）上部に、開口部５０を参照すると（シリコーンを除去することによって）下部に、または図２の上の図に示されているように、両側に露出され得る、複数のトラックからなり得ることを示す。

図３は、ワイヤの組立ておよびシール前の電極アレイを示す。上の図は側面図であり、下の図は電極アレイ上への上面図である。

１０ 機械的担体
２０ シリコーン
３０ 金属箔
４０ 高張力ポリマー、特にパリレン
５０ 下向きの電極部位（シリコーン内の窓）
６０ 溶接領域
７０ シリコーン島状部
８０ マスキングテープ
９０ 上向きの電極部位（パリレン内の窓）
１００ 電極アレイの外周を画定する溝
１１０ テープをパリレンの残りから分離する溝
１２０ パリレンを備えたマスキングテープ
１３０ 絶縁体を備えたワイヤ
１４０ シリコーンシール
１５０ ワイヤの組立ておよびシール前の電極アレイ
１６０ 電極アレイの外周

Claims (13)

1. 柔軟神経電極であって、エラストマー層（２０）上に直接配置された少なくとも１つの平面状の金属層（３０）を含み、高張力ポリマー層（４０）が、前記少なくとも１つの金属層（３０）上に直接配置され、前記高張力ポリマー層（４０）が、前記電極の最外層であり、溶接領域（６０）の全ての露出された金属がエラストマー（１４０）でシールされていることを特徴とする、柔軟神経電極。
2. 前記エラストマー層（２０）、前記少なくとも１つの平面状の金属層（３０）、および前記高張力ポリマー層（４０）は、積層体として配置されている、請求項１に記載の電極。
3. 前記高張力ポリマー層（４０）は、前記少なくとも１つの金属層（３０）への少なくとも１つの窓（９０）を有する、請求項１または２に記載の電極。
4. 前記エラストマー層（２０）は、前記少なくとも１つの金属層（３０）への少なくとも１つの窓（５０）を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極。
5. 前記少なくとも１つの金属層（３０）は、前記エラストマー層（２０）に埋め込まれている、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極。
6. 前記少なくとも１つの金属層（３０）は、蛇行するような導電路を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の電極。
7. 前記エラストマー層（２０）は、医療グレードのシリコーンゴムを含み、前記金属層は、ステンレス鋼、白金、白金イリジウム、または金のうちの１つを含み、前記高張力ポリマー層（４０）は、パリレンを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電極。
8. 前記高張力ポリマー層（４０）がパリレン層である、請求項１から７のいずれか一項に記載の電極。
9. 前記パリレン層（４０）が、前記少なくとも一つの金属層（３０）上に蒸着されている、請求項８に記載の電極。
10. 神経電極アレイであって、請求項１から９のいずれか一項に定めるような生物組織と電気接続するためのいくつかの電極を含み、前記電極は、共通に少なくとも１つの層を有する、神経電極アレイ。
11. 請求項１から９のいずれか一項に定めるような、柔軟神経電極を製造する方法であって、
    第１のエラストマー層（２０）を放出担体（１０）上に付けるステップと、
    レーザービームを用いて前記第１のエラストマー層（２０）を構成するステップと、
    少なくとも１つの金属層（３０）を前記第１のエラストマー層（２０）上に積層させるステップと、
    レーザービームを用いて前記少なくとも１つの金属層（３０）を構成するステップと、
    余分な金属を除去するステップと、
    第２のエラストマー層（７０）を前記少なくとも１つの金属層（３０）上に付け、それによって溶接領域（６０）へのエッジを画定するステップと、
    前記溶接領域（６０）においてマスキングテープ（８０）を貼るステップと、
    高張力ポリマー層（４０）を、前記少なくとも１つの金属層（３０）上、前記第１のエラストマー層（２０）上、および前記マスキングテープ（８０）上に直接置くステップと、
    レーザービームを使用して、開口部（１１０）を構成し、前記マスキングテープ（８０）を切り離すステップと、
    前記マスキングテープ（８０）を除去し、それによって前記溶接領域（６０）を露出するステップと、
    前記放出担体（１０）から前記電極を除去するステップと、
    ワイヤ（１３０）を前記電極に溶接するステップと、
    前記溶接領域（６０）をエラストマー（１４０）でシールするステップと
    を含む、方法。
12. 前記少なくとも１つの金属層（３０）を成形すること、前記マスキングテープ（８０）を除去すること、および／または外側輪郭を切り取ることは、レーザー加工によって達成される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記高張力ポリマー層（４０）がパリレン層である、請求項１１または１２に記載の方法。

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