JP7104938B2 - プローブ刺入デバイスの作成方法、プローブ刺入デバイスの挿入方法、及び電気信号取得方法 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 ウェブサイトの掲載日 平成２９年１１月１３日に、ウェブサイトのアドレスｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｍｓ２０１８．ｏｒｇ／ｐｒｏｇｒａｍ／ＭＥＭＳ２０１８＿Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｐｒｏｇｒａｍ．ｐｄｆにおいて公開された、ＴＨＥ ３１ＳＴ ＩＥＥＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ ＯＮ ＭＩＣＲＯ ＥＬＥＣＴＲＯ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ（ＭＥＭＳ２０１８）のＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｒｏｇｒａｍの第２７頁にて公開。

特許法第３０条第２項適用 発行日 平成３０年１月２１日の、刊行物 ＴＨＥ ３１ＳＴ ＩＥＥＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ ＯＮ ＭＩＣＲＯ ＥＬＥＣＴＲＯ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ（ＭＥＭＳ２０１８）Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，第３４０～３４３頁（ＵＳＢ配布）において公開。

特許法第３０条第２項適用 開催日 平成３０年１月２３日に、開催場所 Ｂｅｌｆａｓｔ Ｗａｔｅｒｆｒｏｎｔ（英国ベルファスト市ランヨンプレイス２番地）において開催された、集会名 ＴＨＥ ３１ＳＴ ＩＥＥＥ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ ＯＮ ＭＩＣＲＯ ＥＬＥＣＴＲＯ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ（ＭＥＭＳ２０１８）にて公開。

本発明は、プローブ刺入デバイス、プローブ刺入デバイスの挿入方法、及び電気信号取得方法に係り、より具体的には、被験動物の脳波等の測定対象内部の電気信号等を測定するためのプローブ刺入デバイス、当該プローブ刺入デバイスの挿入方法、及び電気信号取得方法に関する。

測定対象としての被験動物の体内組織の深部、例えば脳深部で発生する電気信号を計測するために、電極を生体に刺入する方法がある（例えば、特許文献１）。

特開２０１４－０３３８５１号公報

特許文献１に開示の電極を用いて、例えば脳深部で発生する電気信号を計測しようとした場合、計測可能な脳の部位が制限されることがある。電極や、電極として使用するプローブを刺入するために測定しようとする脳の部位を露出させるべく頭蓋骨の一部を取り除く開頭手術が必要となるが、生体の運動機能、生命機能等の各種機能への影響を極力低減させるためには開頭部位が制限される場合がある。特許文献１に開示の電極を用いた場合、脳の電気信号計測位置が開頭部位の近傍に限られる。そのため、生体の各種機能への影響の考慮により開頭が制限される部位の近傍においては、脳の電気信号計測が困難となる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、測定対象内部の電気信号等を測定しようとする位置が従来の電極では刺入が困難な位置である場合であっても、測定対象内部の電気信号等を測定することを可能とするプローブ刺入デバイス、当該プローブ刺入デバイスを挿入する方法、及び電気信号取得方法を提供することを例示的課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
（１）平板形状を呈する可撓性フィルムと、前記可撓性フィルムから突出して形成されたプローブと、前記プローブの全体を被覆する水溶性の被覆体と、を備え、前記被覆体が溶解することにより前記プローブが露出するプローブ刺入デバイス。
（２）（１）に記載のプローブ刺入デバイスを、測定対象の開口部から含水環境にある前記測定対象内部に挿入する挿入ステップと、前記被覆体が溶解して前記プローブの先端が露出する前に、前記プローブを刺入すべき前記測定対象内部の測定位置に配置する配置ステップと、を有する、プローブ刺入デバイスの挿入方法。
（３）（２）に記載のプローブ刺入デバイスの挿入方法に基づき前記プローブ刺入デバイスを前記測定位置に配置した後に、前記測定位置において前記測定対象に刺入された前記プローブからの電気信号を、前記プローブと電気的に接続された配線を通じて取得する、電気信号取得方法。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、測定対象内部の電気信号等を測定しようとする位置が従来の電極では刺入が困難な位置である場合であっても、測定対象内部の電気信号等を測定することを可能とするプローブ刺入デバイス、当該プローブ刺入デバイスを挿入する方法、及び電気信号取得方法を提供することができる。

プローブ刺入デバイス１の概要を示す斜視図 プローブ刺入デバイス１の断面を示す模式図 被覆体４を成形する方法の一例を説明する図 プローブ刺入デバイス１の変形例１～４を示す模式図 プローブ刺入デバイス１の変形例５を示す模式図 プローブ刺入デバイス１の変形例６、７を示す模式図 プローブ刺入デバイス１を測定対象内部へ挿入する様子の一例を説明する図 プローブ３が刺入状態へ移行する様子を説明する図 実施例１の結果を示すグラフ及び説明図 実施例２の実験方法を示す説明図 実施例２の結果を示すグラフ

［実施形態１］
＜プローブ刺入デバイス１＞
以下、実施形態１に係るプローブ刺入デバイス１について図面を参照しながら説明する。実施形態１に係るプローブ刺入デバイス１は、例えば、測定対象である被験動物等の内部に挿入し、被験動物の体内にある刺入対象である脳や臓器等にプローブ３を刺入することにより、脳波をはじめとする電気信号を取得するのに用いられるものである。図１は、プローブ刺入デバイス１の概要を示す斜視図である。プローブ刺入デバイス１は、平板形状を呈する可撓性フィルム２と、可撓性フィルム２から突出して形成されたプローブ３と、プローブ３の全体を被覆する被覆体４と、を備えている。

図１では、プローブ３を含むプローブ刺入デバイス１の末端部近傍の一部において被覆体４を省いた部分断面図として示している。これにより、図１においては、プローブ３と可撓性フィルム２の一部が露出している。また、図１中、プローブ３の部分拡大図を枠内に示す。プローブ刺入デバイス１は、図１に示す挿入方向Ｄ（図１中の矢印Ｄの方向）に沿って測定対象内部に挿入することができる。プローブ刺入デバイス１の挿入方向Ｄの後方（図１の紙面上左方）に、コネクタ５が接続されている。

プローブ刺入デバイス１の全体形状（概形）は、図１に示すように、平板形状を有する可撓性フィルム２における当該平板形状の平面が広がる方向に沿って広がる偏平形状又は略平板形状とすることができる。

プローブ刺入デバイス１の全体形状（概形）が偏平形状であることにより、幅が狭い空隙部へも好適に挿入することができる。すなわち、偏平形状を有するプローブ刺入デバイス１の全体形状（概形）の厚さ（偏平形状又は略平板形状の偏平面の間の長さ）が薄いため、プローブ刺入デバイス１の厚さ方向を空隙部の幅方向に合わせるようにして、プローブ刺入デバイス１を幅が狭い空隙部へ好適に挿入することができる。測定対象内部の空隙部の幅が、プローブ刺入デバイス１の厚さよりも小さい場合であっても、刺入対象が生体組織等のように弾性を有する場合、プローブ刺入デバイス１を空隙部の奥の方へ押込み、弾性を有する刺入対象を押し広げることで、プローブ刺入デバイス１を空隙部へ挿入することができる。

たとえば、プローブ刺入デバイス１を図１に示す挿入方向Ｄに沿って、幅が狭い空隙部へ挿入することができる。なお、プローブ刺入デバイス１の全体形状（概形）が略平板形状であるとは、プローブ刺入デバイス１の概形が、平板形状に近い形状であることを意味し、プローブ刺入デバイス１が「２つの平坦面を有する平板形状（縦、横、高さの寸法のうち１つが他と比較して短い直方体形状）」を必ずしも有することを意味するものではない。

プローブ刺入デバイス１の全体形状は、プローブ刺入デバイス１の空隙部への挿入を更に容易とするため、略平板形状の角部が削られ、丸みを帯びた形状であることが好ましい。プローブ刺入デバイス１は、末端部からプローブ３が配設されている部位にかけて徐々にその厚さが増大するように傾斜して形成されていてもよい。すなわち、プローブ刺入デバイス１は、末端部に向けて徐々に厚さが減小するように形成されていてもよい。たとえば、プローブ刺入デバイス１の末端部は、流線形状や流面形状を呈していてもよい。

挿入方向Ｄは、図１に示す方向に限定されず、プローブ刺入デバイス１における略平板形状が広がる方向、すなわち、可撓性フィルム２が有する平板形状の平面が広がる方向に平行な方向とすることができる。

＜可撓性フィルム２＞
可撓性フィルム２は、平板形状を呈しており、プローブ３を支持する基材としての機能を有する。図２は、プローブ刺入デバイス１の断面を示す模式図である。図２では、可撓性フィルム２の全体と、プローブ３の全体が被覆体４で被覆されている。プローブ３は、支持材２５を介して、可撓性フィルム２によって支持されている。支持材２５は、可撓性フィルム２に埋設されたシリコン基材、酸化珪素基材等とすることができる。

可撓性フィルム２には、プローブ３からの電気信号を伝達するための配線として、導体２３が埋設されており、プローブ３と導体露出部２４とが導体２３を介して電気的に接続されている。プローブ３は、導体２３に被覆されている。導体２３は、プローブ３、及び導体露出部２４において、可撓性フィルム２から露出している。すなわち、可撓性フィルム２は、プローブ３及び導体露出部２４を被覆していない。プローブ３の先端部分を除く部分は、プローブ３を被覆する導体２３の外側から可撓性フィルム２を構成する材料と同様の材料で被覆されていてもよい。当該材料（プローブ３の先端部分を除く部分を導体２３の外側から被覆する材料）は、可撓性フィルム２と一体的に形成されていてもよい。導体露出部２４には、コネクタ５の接点５２が接触しており、プローブ３によって検出された電気信号等を、コネクタ５を介して伝達することができる。

導体２３の材料としては、高い導電性を有する限り特に制限されず、例えば、金、白金、銀、銅、鉄、イリジウム、チタン、ニッケル、タングステン、白金－イリジウム合金、銀－塩化銀等を挙げることができる。

可撓性フィルム２は可撓性を有しており、被覆体４が溶解して除去された場合、刺入対象の表面形状に沿って変形可能である。例えば、刺入対象が脳組織である場合、脳の表面の凹凸に追従して変形することができる。

可撓性フィルム２は、可塑性を有する樹脂等で構成されたＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）とすることができる。刺入対象が生体組織である場合には、可撓性フィルム２を構成する材料は、生体適合性を有する材料、すなわち、生体に対して毒性や拒否反応等を示しにくい材料であることが好ましい。可撓性フィルム２の材料として、具体的には、例えば、パリレンＣ（クロロ－パラ－キシリレン重合体）、パリレンＮ（パラ－キシリレン重合体）、ポリパラキシリレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリイミド、シリコーンゴム（ポリジメチルシロキサン等）等を用いることができる。

可撓性フィルム２の厚さは、可撓性フィルム２の可撓性や凹凸追従性を実現することができる限り特に制限されないが、１～２０μｍであることが好ましく、２～１５μｍであることが更に好ましく、２～１０μｍであることが特に好ましい。このような範囲とすることで、可撓性を有しつつ、必要な強度を有する可撓性フィルム２とすることができる。可撓性フィルム２の全体形状は、平板形状を呈している限り、特に制限されず、平板面の形状は、多角形、円形、だ円形、その他不定形であってもよい。実施形態１において、可撓性フィルム２の全体形状として、平板形状以外の形状を排除するものではない。

＜プローブ３＞
プローブ３は、可撓性フィルム２に支持され、可撓性フィルム２から突出して形成された構造体である。プローブ３は、可撓性フィルム２内に埋設された支持材２５によって可撓性フィルム２に固定されている。プローブ３は、導体２３によって被覆されており、更にその表面の一部が樹脂によって被覆されていてもよい。プローブ３の先端部分は、導体２３のみによって被覆され、樹脂は被覆されない。これにより、被覆体４が溶解して除去された場合に、プローブ３は刺入対象へと刺入され、プローブ３の先端部分の導体２３を通じて、刺入対象の内部の電気信号等を検出することができる。図２中、矢印Ｉは、プローブ３が刺入対象に刺入していく方向（刺入方向Ｉ）を示している。

プローブ３の形状は、特に制限されないが、刺入する際の抵抗が小さい形状であることが好ましく、直線状（棒状）に伸びたプローブ３の伸長方向に直交する断面が円形、だ円形、又は円形やだ円形に近似した形状であることが好ましい。プローブ３の伸長方向に直交する断面における最大長さ（断面が円形の場合は直径、だ円形の場合は長径）は、０．１～１０００μｍであることが好ましく、１～３００μｍであることが更に好ましく、１～１０μｍであることが特に好ましい。プローブ３の形状は、棒状に限定されないが、刺入する際の抵抗が過大にならない範囲で、途中で折れ曲がった形状又は湾曲した形状であってもよい。

プローブ３の伸長方向における長さは、刺入対象の内部の電気信号を検出することができる限り制限されず、所望の長さとすることができる。例えば、刺入対象が脳である場合、プローブ３の伸長方向における長さとしては、１０～５０００μｍであることが好ましく、１００～２０００μｍであることが更に好ましく、２００～１０００μｍであることが特に好ましい。

プローブ３の材料は、刺入対象に刺入する際の物理的圧力に耐え得る強度を有している限り限定されない。プローブ３の材料としては、珪素、二酸化珪素、タングステン、ガラス、パリレン等の樹脂等を用いることができる。

プローブ３の先端部分には、導体２３の被覆の外側に、導電性を向上させるための金属めっきが施されていてもよい。金属めっきとしては、例えば、白金めっき、金めっき、銅めっき、イリジウムめっき、インジウムめっき、金黒めっき等を挙げることができる。

図１や図２に示すプローブ刺入デバイス１は、プローブ３が１つだけ形成されている場合を示しているが、プローブ刺入デバイス１に設けられるプローブ３の数は、１つに制限されない。プローブ３は、平板形状の可撓性フィルム２の一方の面（表面）に複数形成されていてもよい。プローブ３は、可撓性フィルム２の一方の面（表面）だけでなく、他方の面（裏面）にプローブ３が形成されていてもよい。また、プローブ３は、可撓性フィルム２の両方の面（表面及び裏面）に形成されていてもよい。可撓性フィルム２にプローブ３が複数形成されている場合、プローブ３の配置は特に制限されず、刺入対象へと刺入しようとする位置に適した、所望の配置とすることができる。測定対象内部の空隙部のより深い場所に位置する部位において刺入するためには、プローブ３は、可撓性フィルム２の挿入方向Ｄにおける前方の末端部に近い位置に配設されていることが好ましい。

平板形状の可撓性フィルム２が一定程度の厚さを有している場合には、平板形状の厚さ方向に平行な面（平板形状を形成する２つの平面（表面、裏面）以外の面、すなわち側面）にプローブ３が形成されていてもよい。その場合、プローブ３は、可撓性フィルム２の挿入方向Ｄにおける最前部に、挿入方向Ｄに沿った方向に延びるよう形成することができる。これにより、測定対象内部の空隙部がポケット状であった場合に、空隙部の底部分にプローブ３を刺入することができる。たとえば、刺入対象が脳であった場合に、脳のしわ等の凹部にプローブ刺入デバイス１を挿入し、その挿入方向における最前部にプローブ３を挿入方向Ｄに平行に延びるように形成することで、凹部の底部（最深部）にプローブ３を刺入することができる。

＜被覆体４＞
被覆体４は、可撓性フィルム２の少なくとも一部と、プローブ３の全体と、を被覆する構造体である。被覆体４は、可撓性フィルム２の一部のみを被覆するものであってもよいし、可撓性フィルム２の全体を被覆するものであってもよい。被覆体４は、可撓性フィルム２に接続されたコネクタ５の一部を被覆するものであってもよい。

被覆体４は、水溶性であり、水、水溶液等に接触することで溶解する材料で形成されている。刺入対象が生体組織である場合、被覆体４は、組織液や、間質液、生理食塩水に溶解する材料で形成されていることが好ましい。また、刺入対象が生体組織である場合、すなわち測定対象が生体である場合には、被覆体４の材料は、生体組織に対して毒性等を有さない生体適合性を有する材料であることが好ましい。

被覆体４の材料としては、たとえば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）等のポリアルキレングリコール、シルクフィブロイン等を挙げることができる。

被覆体４が溶解し、プローブ３が露出するまでの時間や、プローブ３が刺入対象の所定の深さまで刺入されるまでの時間を、被覆体４の材料の溶解速度によって調節することができる。たとえば、被覆体４を形成する材料がポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の場合、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の平均分子量を増加させることで、被覆体４の溶解速度を低下させることができ、平均分子量を減小させることで、被覆体４の溶解速度を上昇させることができる。なお、プローブ３が露出するまでの時間や、プローブ３が刺入対象の所定の深さまで刺入されるまでの時間は、プローブ３を被覆する被覆体４の厚さ（プローブ３の先端から被覆体４の外表面までの長さ等）によっても調節することができる。当然ながら、プローブ３が露出するまでの時間や、プローブ３が刺入対象の所定の深さまで刺入されるまでの時間を、被覆体４の材料の溶解速度及び被覆体４の厚さの組み合わせによって調節することもできる。

被覆体４の形状は、プローブ刺入デバイス１の全体形状（概形）と同様、図１に示すように、平板形状を有する可撓性フィルム２における当該平板形状の平面が広がる方向に沿って広がる偏平形状又は略平板形状とすることができる。被覆体４は、プローブ刺入デバイス１の空隙部への挿入を更に容易とするため、偏平形状又は略平板形状の角部が削られ、丸みを帯びた形状であることが好ましい。被覆体４は、末端部からプローブ３が配設されている部位にかけて徐々にその厚さが増大するように傾斜して形成されていてもよい。すなわち、被覆体４は、末端部に向けて徐々に厚さが減小するように形成されていてもよい。たとえば、被覆体４の末端部は、流線形状や流面形状を呈していてもよい。

被覆体４は、図３に示すような（ａ）～（ｅ）の各工程を経ることによって成形することができる。図３は、被覆体４を形成する方法の一例を説明する図である。図３では、プローブ３を含む断面を示している。

被覆体４が形成されていない状態のプローブ刺入デバイス１は、可撓性フィルム２及びプローブ３が露出した状態にある（図３（ａ））。図３においては、コネクタ５が可撓性フィルム２に接続された状態を示している。被覆体４が形成されていない状態のプローブ刺入デバイス１に、熱可塑性の被覆材４７を付着させる（図３（ｂ））。このとき、熱可塑性の被覆材４７を所定温度以上に加熱しておくことで、可撓性フィルム２やプローブ３、コネクタ５へ付着、又は塗布し易くすることができる。

可撓性フィルム２、プローブ３、コネクタ５に被覆材４７が塗布された状態では、可撓性フィルム２が広がる方向に垂直な断面における被覆材４７の長さは、所望のプローブ刺入デバイス１の厚さＴ（偏平形状における厚さ）よりも長い場合がある（図３（ｃ））。そこで、水等を含ませたスポンジ４９を、被覆材４７の表面に接触させ、表面の被覆材４７を水に溶解させることにより（図３（ｄ））、被覆材４７を所望の形状に成形し、被覆体４を形成することができる（図３（ｅ））。

被覆体４を成形する方法は、上記スポンジ４９による成形に限定されない。たとえば、成形型を用いた成型や、切削加工、レーザ加工、熱加工等によっても、被覆体４を成形することができる。

＜コネクタ５＞
コネクタ５は、図２に示すように、可撓性フィルム２の導体露出部２４と、接点５２を通じて電気的に接続された導体５１と、導体５１の周囲を保護する保護材５３と、を備える構造体である。図２には図示しないが、コネクタ５の接点５２の反対側の端子は増幅器等に接続され、プローブ刺入デバイス１によって検知された電気信号等を増幅することができる。

コネクタ５は、プローブ刺入デバイス１の、挿入方向Ｄにおける後方に配設されていることが好ましい。プローブ刺入デバイス１の挿入方向Ｄにおける後方に配置されていることにより、コネクタ５部分を指やピンセット、鉗子等を用いて把持し、コネクタ５部分を挿入方向Ｄに向けて押し込むことで、プローブ刺入デバイス１を測定対象内部の空隙部に挿入させることができる。

導体５１の材料としては、高い導電性を有する限り特に制限されず、例えば、金、白金、銀、銅、イリジウム、鉄、ニッケル、クロム、及びそれらの合金等を挙げることができる。

保護材５３の材料としては、導体５１と外部との絶縁性を保つことができるものである限り制限されず、非導電性の樹脂、ゴム、シリコーン、ガラス等を挙げることができる。

以下、プローブ刺入デバイス１の変形例１～７について説明する。図４は、プローブ刺入デバイス１の変形例１～４を示す模式図である。図５は、プローブ刺入デバイス１の変形例５を示す模式図である。図６は、プローブ刺入デバイス１の変形例６、７を示す模式図である。図４、図５、図６の各図においては、いずれも、プローブ３を含む断面を示している。なお、以下の各変形例について、それぞれ独立に説明するが、所望の特性を得るために、各変形例のうち、２つ以上を組み合わせることもできる。

＜変形例１＞
プローブ刺入デバイス１の被覆体４は、図４（ａ）に示すように、挿入方向Ｄにおける末端部が突端に近づくに連れて細くなった被覆体４１ａであってもよい。このように、末端部が細くなっていることにより、プローブ刺入デバイス１を挿入する際の抵抗を減らすことができる。また、刺入対象が生体組織であった場合に、プローブ刺入デバイス１の末端部による生体組織への圧力を減小させ、生体へのダメージを軽減することができる。

＜変形例２＞
プローブ刺入デバイス１の被覆体４は、図４（ｂ）に示すように、水等への溶解速度が小さい被覆体４１ｂが、水等への溶解速度が大きい被覆体４１ｃを覆った二重構造となっていてもよい。これにより、刺入対象へと刺入しようとする位置が、空隙部の深部に位置していた場合であっても、被覆体４１ｃの溶解速度を下げることなく、プローブ刺入デバイス１の挿入距離を延ばすことができる。すなわち、プローブ３の刺入速度を上昇させることなく、プローブ刺入デバイス１の挿入距離を延ばすことができる。

＜変形例３＞
プローブ刺入デバイス１の被覆体４は、図４（ｃ）に示すように、水等への溶解速度が小さい被覆体４１ｅの表面を、水等への溶解速度が大きい被覆対４１ｄが覆う二重構造となっていてもよい。これにより、プローブ刺入デバイス１を測定位置が、空隙部の浅い位置であったとしても、挿入した後のプローブ３の刺入速度を適宜調節することができる。

変形例２及び変形例３では、被覆体４が二重構造である場合を示しているが、三重構造以上の多重構造であってもよい。三重構造以上である場合、各被覆体の層の溶解速度の大きさは、内側から外側に向けて順に大きくなってもよく、小さくなってもよく、溶解速度が大きい層と、小さい層とが交互に形成されていてもよく、また、使用形態に応じて、各層の溶解速度を任意の溶解速度とすることもできる。

＜変形例４＞
プローブ刺入デバイス１の被覆体４は、図４（ｄ）に示すように、プローブ刺入デバイス１の挿入方向Ｄの末端部において、水等への溶解速度が小さい被覆体４１ｆで形成されていてもよい。当該末端部分以外の部分は、被覆体４１ｆよりも水等への溶解速度大きい被覆体４１ｇで形成されていてもよい。これにより、プローブ刺入デバイス１を測定対象内部の空隙部へ挿入する際の圧力大きい場合であっても、プローブ３が曲げられたり、折れたりすることを抑制することができる。プローブ刺入デバイス１の挿入方向Ｄにおける末端部の方が、それ以外の部分よりも、水等への溶解速度が大きい材料で形成されていてもよい。

＜変形例５＞
プローブ刺入デバイス１の可撓性フィルム２は、その一部が湾曲し、挿入方向Ｄの前方の末端部分が傾斜した可撓性フィルム２１ａであってもよい。末端部分が傾斜する角度は特に制限されないが、刺入対象の刺入しようとする位置の周辺の形状に応じて、調節することができる。図５においては、可撓性フィルム２１ａの末端部分は、プローブ３が配設されている側に傾斜されている。傾斜角度は、刺入方向Ｉが、刺入対象である脳Ｂの刺入部位表面に対して略垂直に刺入する角度とされている。

可撓性フィルム２１ａは、図５（ｂ）に示すように、プローブ刺入デバイス１を形成するために被覆体４を塗布する際、可撓性フィルム２１ａの可撓性を利用して、湾曲部を真っ直ぐに伸ばした状態で、被覆体４を形成することができる。これにより、プローブ刺入デバイス１としての厚さＴを減小させ、プローブ刺入デバイス１の挿入抵抗を小さくすることができる。

プローブ刺入デバイス１が測定対象内部の所定の測定位置まで挿入され、被覆体４が溶解するに連れて、被覆体４によって真っ直ぐに伸ばされた状態にあった可撓性フィルム２１ａは、徐々に、元のように、挿入方向Ｄの前方の末端部分が傾斜した形状となる。これにより、空隙部が湾曲していたとしても、刺入対象の刺入部位表面に対して略垂直にプローブ３を刺入させることができる。

＜変形例６＞
被覆体４には、薬剤４３ａを含有させることができる。図６（ａ）に示すように、薬剤４３ａを被覆体４中に分散させて含有させることができる。これにより、被覆体４が溶解するに連れて、薬剤４３ａも含水環境にある測定対象内部の空隙部内へと分散していく。刺入対象が生体組織である場合、プローブ３の刺入直前に、測定位置周辺に局所的に薬剤４３ａを投与することができるため、薬剤４３ａの局所的直前投与による効果を測定することができることになる。

＜変形例７＞
図６（ｂ）に示すように、被覆体４内に、薬剤４３ｂを局在させることもできる。図６（ｂ）においては、薬剤４３ｂを、可撓性フィルム２のプローブ３が配設されている側の表面上に局在させている。プローブ３の根元（可撓性フィルム２に近い部分）は薬剤４３ｂに埋没しているが、プローブ３の先端部分は、薬剤４３ｂに埋没しておらず、被覆体４のみに覆われている。これにより、プローブ３が刺入対象に刺入し始めた後に、薬剤４３ｂが測定対象内部の空隙部へと拡散する。そのため、薬剤４３ｂの投与前から、薬剤４３ｂの効果が出現し始める様子を含め、測定することができることになる。

［実施形態２］
＜プローブ刺入デバイス１の挿入方法＞
プローブ刺入デバイス１は、図７に示す挿入方向Ｄの向きに測定対象内部の空隙部Ｇへと挿入することができる。プローブ刺入デバイス１としては、上述の実施形態１において説明したプローブ刺入デバイス１を用いることができる。

測定対象としては、内部に空隙部Ｇ及び刺入対象を有しているものである限り特に制限されず、例えば、生体、摘出臓器、スライス組織、培養組織、植物、微生物集合体等を挙げることができる。測定対象が生体である場合、刺入対象としての生体組織は、脳、筋肉、脊髄、神経線維、臓器等の体内組織とすることができる。プローブ刺入デバイス１は、プローブ３を刺入対象の所定の刺入部位に刺入することにより、刺入対象の内部の電位変化等を電気信号として検出することができる。

また、測定対象が生体である場合、測定対象内部の空隙部Ｇとしては、例えば、脳と硬膜の間、筋繊維と筋膜の間、内臓と腹膜の間、皮膚と筋肉の間、眼球と結膜の間、眼の強膜と網膜の間等の狭小空間を挙げることができる。以下の説明において、プローブ刺入デバイス１の刺入対象として、脳を例に説明するが、プローブ刺入デバイス１のプローブ３の刺入対象は、脳に限定されるものではない。

プローブ刺入デバイス１の挿入方法は、測定対象の開口部から含水環境にある測定対象内部に挿入する挿入ステップと、被覆体４が溶解してプローブ３の先端部分が露出する前に、プローブ３を測定対象内部の測定位置に配置する配置ステップとを有する。以下、各ステップについて、具体的に説明する。

＜挿入ステップ＞
図７は、プローブ刺入デバイス１を測定対象内部へ挿入する様子の一例を説明する図である。図７において、刺入対象は脳Ｂであり、測定対象内部の空隙部Ｇは、脳Ｂと、頭蓋骨Ｓ及び硬膜との間の狭小空間である。なお、図７では、簡単のため、硬膜は描かれていない。

プローブ刺入デバイス１は、頭蓋骨Ｓに開けられた開口部である開頭部Ｓ０から（図７（ａ））、測定対象内部の空隙部Ｇに、脳Ｂの表面及び頭蓋骨Ｓ（及び硬膜）の表面に沿って挿入される（図７（ｂ））。

測定対象内部の空隙部Ｇは、含水状態である。すなわち、水、水溶液等で満たされている。生体の場合、空隙部Ｇは、例えば、組織液や、間質液、脳脊髄液、血液、汗、分泌液等で満たされている。図７のように、刺入対象が脳Ｂである場合には、空隙部Ｇは、脳脊髄液で満たされている。

＜配置ステップ＞
測定対象内部の空隙部Ｇに挿入されたプローブ刺入デバイス１は、プローブ３を刺入すべき測定対象内部の測定位置にまで、挿入され、当該測定位置に配置される。このとき、プローブ刺入デバイス１のプローブ３の先端部分は、プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置するまで露出していない。すなわち、プローブ刺入デバイス１の被覆体４が溶解してプローブ３の先端部分が露出する前に、プローブ刺入デバイス１は測定位置に配置される。

プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置されるまでプローブ３の先端部分を露出させないようにするためには、上述のように、被覆体４の厚さを調節したり、被覆体４の材料を適宜調製することにより溶解速度を調節したりすることができる。

次に、プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置された後（配置ステップ後）、プローブ３が刺入対象内部へと刺入される様子について説明する。図８は、プローブ３が刺入状態へ移行する様子を説明する図である。図８においては、脳Ｂの深部における電気信号を測定するために、プローブ刺入デバイス１を脳Ｂと頭蓋骨Ｓとの間の空隙部Ｇへと挿入し、プローブ３を脳Ｂの深部へ刺入する場合を示している。

プローブ刺入デバイス１は、測定対象内部の空隙部Ｇへと、挿入方向Ｄに沿って挿入される（図８（ａ））。プローブ刺入デバイス１が空隙部Ｇの測定位置まで挿入され（挿入ステップ）、当該測定位置に配置される（配置ステップ）（図８（ｂ））。空隙部Ｇに満たされている脳脊髄液によって被覆体４が徐々に溶解していくと、プローブ３の先端部分が被覆体４から露出する。露出したプローブ３は、脳Ｂの弾性力や、頭蓋骨Ｓによる押圧によって、脳Ｂの内部へと刺入される（図８（ｃ））。脳脊髄液による被覆体４の溶解は更に進行し、被覆体４の全部が溶解する（図８（ｄ））。図８（ｄ）においては、プローブ３の先端部分が脳Ｂ内の所定位置にまで刺入された刺入状態を示している。

［実施形態３］
＜電気信号取得方法＞
実施形態３に係る電気信号取得方法は、上述の実施形態２に係るプローブ刺入デバイス１の挿入方法に基づき、プローブ刺入デバイス１を測定位置に配置した後に、測定位置において測定対象に刺入されたプローブ３からの電気信号を、プローブ３と電気的に接続された配線を通じて取得する方法である。

プローブ３によって検出された電気信号は、可撓性フィルム２に埋設された導体２３を通じて、コネクタ５の導体５１へと伝達される。導体２３や導体５１は、プローブ３と電気的に接続されており、配線として機能する。導体２３と導体５１とは、導体露出部２４と、コネクタ５の接点５２との接触により、電気的に接続されている。コネクタ５の導体５１に伝達された電気信号は、例えば、コネクタ５の接点５２ではないもう一方の端部において、増幅器に接続されることで、増幅することができる。このようにして得られた電気信号は、例えば、電子計算機等により波形データとして返還することができる。

以下、実施形態１、実施形態２、及び実施形態３の更なる具体例について実施例１、２を用いて説明する。実施形態１、実施形態２、及び実施形態３は、これら本実例１、２に記載の範囲や用途に限定されるものではない。

プローブ刺入デバイス１を生理食塩水Ｗ中に浸漬し、プローブ３によって検出されるインピーダンス変化を計測した。プローブ刺入デバイス１として、図９（ｂ）に示すような、可撓性フィルム２と、プローブ３と、被覆体４と、を備えるプローブ刺入デバイス１を用いた。図９は、実施例１の結果を示すグラフ及び説明図である。

被覆体４として、平均分子量が２０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ２０００）、平均分子量が３０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ３０００）、平均分子量が４０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ４０００）の材料を用いてそれぞれ形成された３種類のプローブ刺入デバイス（プローブ刺入デバイス１－１、１－２、１－３）について計測を行った。なお、ＰＥＧ３０００としては、ＰＥＧ２０００とＰＥＧ４０００とを等量配合した材料を準備し、それを平均分子量が３０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ３０００）として用いてプローブ刺入デバイス１－２を作成した。

これら被覆体４の材料を用いて作成したプローブ刺入デバイス１の厚さは２ｍｍとした。なお、プローブ刺入デバイス１の厚さは、少なくともプローブ３が配設されている位置における厚さであり、プローブ３の先端部分は、被覆体４によって覆われている。

図９（ａ）は、各プローブ刺入デバイス１によって計測されたインピーダンス変化を示すグラフである。当該グラフにおいて、横軸は、各プローブ刺入デバイス１を生理食塩水Ｗ中に浸漬させた時点からの経過時間（秒）を示し、縦軸は、各プローブ刺入デバイス１によって計測されたインピーダンス（Ω）を示す。

実施例１の系においては、ＰＥＧ２０００、ＰＥＧ３０００、ＰＥＧ４０００が生理食塩水Ｗに溶解することによって、プローブ３の先端部分が露出すると、インピーダンス値が下降する。図９（ｂ）は、インピーダンス値が下降する前のプローブ刺入デバイス１の状態を示す模式図であり、プローブ３は、その全体が被覆体４によって覆われている。図９（ｃ）は、インピーダンス値が下降した後の状態であり、プローブ３は、生理食塩水Ｗに露出している。

図９（ａ）において、プローブ刺入デバイス１－１（ＰＥＧ２０００）は約２００秒経過後に、プローブ刺入デバイス１－２（ＰＥＧ３０００）は約４００秒経過後に、プローブ刺入デバイス１－３（ＰＥＧ４０００）は約６００秒経過後に、それぞれインピーダンス値が下降している。このことから、プローブ刺入デバイス１－１、１－２、１－３のそれぞれにおいて、被覆体４の溶解速度が異なっていることが分かる。そして、各プローブ刺入デバイスにおけるインピーダンス値の下降時期と、各被覆体４の形成に用いたポリエチレングリコールの平均分子量と、の間に相関関係があると言える。この相関関係に基づき、ポリエチレングリコールの平均分子量を調節することによって、被覆体４の溶解速度を調節することができることになる。

測定対象としてマウス７１を用い、マウス７１の内部へプローブ刺入デバイス１を挿入して、マウスの大脳皮質感覚野（バレル野）における脳Ｂ内の電気信号を観測した。図１０は、実施例２の実験方法を示す説明図である。

まず、マウス７１の頭部を固定具７９を用いて固定した後、マウス７１の大脳皮質第一次視覚野が開放されるようマウス７１を開頭した開頭部Ｓ０から、プローブ刺入デバイス１を脳Ｂと硬膜との間に挿入方向Ｄに沿って挿入した。プローブ刺入デバイス１は、被覆体４としてのポリエチレングリコールで覆われた、厚さ１ｍｍ以下のものを用いた。プローブ刺入デバイス１を大脳皮質第一次視覚野から更に滑り込ませて挿入し、測定位置である大脳皮質感覚野（バレル野）に配置した。ここでポリエチレングリコールからなる被覆体４が溶解し、プローブ３を大脳皮質感覚野（バレル野）の脳Ｂの深部へと刺入させた。

プローブ刺入デバイス１は、コネクタ５を介して増幅器７７へと接続されている。プローブ刺入デバイス１によって検出された電気信号を、増幅し、図１１に示す各波形データとして処理した。図１１は、実施例２の結果を示すグラフである。図１１に示す１６個のグラフは、最上段である１段目の４つが、ＬＦＰ（Ｌｏｃａｌ Ｆｉｅｌｄ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）（μＶ）、２段目の４つが、スパイク（μＶ）、３段目の４つがラスター画像、４段目（最下段）の４つが、３段目のラスター画像の積み上げグラフ（カウント）である。図１１に示す１６個のグラフは、最左列である１列目の４つから、２列目の４つ、３列目の４つ、４列目（最右列）の４つの順に、プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置されてからの経過時間０分、１０分、３５分、５０分における電気信号の測定結果を示している。

図１１に示す１６個のグラフすべてについて、横軸は、刺激時刻を０秒とする時間軸であり、－０．１秒～０．２秒の間を示している。刺激時刻とは、マウス７１のひげ７３に、刺激装置７５を用いて振動刺激を与えた時刻である。マウスのひげに刺激を与えると、大脳皮質感覚野（バレル野）における脳深部に、刺激時刻から約２０ミリ秒後に所定のしきい値を超えるスパイク信号が得られることが知られている。図１１の２段目の４つのグラフ中に、しきい値を水平線で示す。図１１の３段目のラスター画像は、２段目のスパイク信号が、刺激時刻－０．１秒～０．２秒の間で、しきい値を超えた場合にプロットした画像である。試行回数は１００回である。

図１１中、１段目のＬＦＰを示すグラフから、プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置されてから１０分後には、プローブ３の先端部分が露出し、電気信号を検出していることが分かる。しかしながら、プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置されてから１０分後の時点では、スパイク信号を得ることができず、プローブ３が脳Ｂに刺入していないことが分かる。プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置されてから３５分後の時点では、スパイク信号が表れ始めた。プローブ刺入デバイス１が測定位置に配置されてから５０分後の時点で、明確なスパイク信号が表れ、プローブ３が大脳皮質感覚野（バレル野）の脳深部の電気信号を検出していることが分かる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本発明は以下の趣旨を含むものとする。

（趣旨１）平板形状を呈する可撓性フィルムと、前記可撓性フィルムから突出して形成されたプローブと、前記プローブの全体を被覆する水溶性の被覆体と、を備え、前記被覆体が溶解することにより前記プローブが露出するプローブ刺入デバイスを第１の趣旨とする。

これによれば、測定対象内部の電気信号等を測定しようとする位置が従来の電極では刺入が困難な位置である場合であっても、測定対象内部の電気信号等を測定することができる。

（趣旨２）前記プローブが、前記平板形状の表面又は裏面の少なくともいずれかの平面において、前記表面又は裏面に対して角度を有して突出したものであってもよい。

（趣旨３）前記可撓性フィルムが、前記プローブと電気的に接続された配線を有しており、前記プローブが、前記可撓性フィルムの末端部近傍に配置されると共に前記可撓性フィルムに支持されており、前記被覆体が、前記可撓性フィルムの一部を覆っており、前記末端部から前記プローブにかけて徐々にその厚さを増大するように傾斜して形成されたものであってもよい。

（趣旨４）前記プローブの先端が露出するまでの時間に応じて、前記先端から前記被覆体の外表面までの最小厚さ、及び／又は、前記被覆体を構成する高分子材料の分子量が決定されるものであってもよい。

（趣旨５）前記被覆体が、溶解速度の異なる複数の領域を有するものであってもよい。

（趣旨６）前記被覆体が、薬剤を含有するものであってもよい。

（趣旨７）趣旨１から趣旨６のうちいずれかに記載のプローブ刺入デバイスを、測定対象の開口部から含水環境にある前記測定対象内部に挿入する挿入ステップと、前記被覆体が溶解して前記プローブの先端が露出する前に、前記プローブを刺入すべき前記測定対象内部の測定位置に配置する配置ステップと、を有する、プローブ刺入デバイスの挿入方法を第２の趣旨とする。

（趣旨８）趣旨７のプローブ刺入デバイスの挿入方法に基づき前記プローブ刺入デバイスを前記測定位置に配置した後に、前記測定位置において前記測定対象に刺入された前記プローブからの電気信号を、前記プローブと電気的に接続された配線を通じて取得する、電気信号取得方法を第３の趣旨とする。

１：プローブ刺入デバイス ２：可撓性フィルム
３：プローブ ４：被覆体
５：コネクタ ２１ａ，２１ｂ：可撓性フィルム
２３：導体 ２４：導体露出部
２５：支持材
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇ：被覆体
４３ａ，４３ｂ：薬剤 ４７：被覆材
４９：スポンジ ５１：導体
５２：接点 ５３：保護材
７１：マウス ７３：ひげ
７５：刺激装置 ７７：増幅器
７９：固定具 Ｓ：頭蓋骨
Ｓ０：開頭部 Ｂ：脳
Ｇ：空隙部 Ｗ：水溶液
Ｄ：挿入方向 Ｉ：刺入方向
Ｔ：厚さ

Claims (8)

1. プローブ刺入デバイスの作成方法であって、
   前記プローブ刺入デバイスは、
   平板形状を呈して予め湾曲した湾曲部を有する可撓性フィルムと、
   前記可撓性フィルムから突出して形成されたプローブと、
   前記プローブの全体及び前記可撓性フィルムの一部又は全部を被覆する水溶性の被覆体と、
   を備え、
   前記被覆体が溶解することにより前記プローブが露出するものであり、かつ、
   前記可撓性フィルムに前記被覆体を塗布する際に、前記可撓性フィルムが湾曲した湾曲部を真っ直ぐに伸ばした状態で前記被覆体を形成する、プローブ刺入デバイスの作成方法。
2. 前記プローブが、前記平板形状の表面又は裏面の少なくともいずれかの平面において、前記表面又は裏面に対して角度を有して突出している請求項１に記載のプローブ刺入デバイスの作成方法。
3. 前記可撓性フィルムが、前記プローブと電気的に接続された配線を有しており、
   前記プローブが、前記可撓性フィルムの末端部近傍に配置されると共に前記可撓性フィルムに支持されており、
   前記被覆体が、前記可撓性フィルムの一部を覆っており、前記末端部から前記プローブにかけて徐々にその厚さを増大するように傾斜して形成されている、請求項１又は請求項２に記載のプローブ刺入デバイスの作成方法。
4. 前記プローブの先端が露出するまでの時間に応じて、前記先端から前記被覆体の外表面までの最小厚さ、及び／又は、前記被覆体を構成する高分子材料の分子量が決定される、請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載のプローブ刺入デバイスの作成方法。
5. 前記被覆体が、溶解速度の異なる複数の領域を有する、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載のプローブ刺入デバイスの作成方法。
6. 前記被覆体が、薬剤を含有する、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載のプローブ刺入デバイスの作成方法。
7. 請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載のプローブ刺入デバイスの作成方法により作成されたプローブ刺入デバイスを、測定対象の開口部から含水環境にある前記測定対象内部に挿入する挿入ステップと、
   前記被覆体が溶解して前記プローブの先端が露出する前に、前記プローブを刺入すべき前記測定対象内部の測定位置に配置する配置ステップと、
   を有する、プローブ刺入デバイスの挿入方法。
8. 請求項７に記載のプローブ刺入デバイスの挿入方法に基づき前記プローブ刺入デバイスを前記測定位置に配置した後に、
   前記測定位置において前記測定対象に刺入された前記プローブからの電気信号を、前記プローブと電気的に接続された配線を通じて取得する、電気信号取得方法。

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