JPWO2016185525A1

JPWO2016185525A1 - 脳電極

Info

Publication number: JPWO2016185525A1
Application number: JP2017518635A
Authority: JP
Inventors: 荻野　滋; 滋荻野
Original assignee: PROMOVEO LLC
Current assignee: PROMOVEO LLC
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2018-03-01
Also published as: WO2016185525A1

Abstract

脳内部に挿入可能な脳電極（１）は、平面状の基部（１０）と、基部（１０）に形成された電極部（１２）と、基部（１０）の一端側から延出し、曲面を有する柔軟な曲げ部（２０）とを備える。

Description

本発明は、脳内部に挿入可能な脳電極に関する。

近年、病気の治療等のために、脳機能の解明が要請されている。そこで、脳内部に電極（以下、脳電極と呼ぶ）を挿入して、脳神経組織に流れる微弱の電気信号（細胞の活動電位）を測定することが行われている。

脳電極として、例えば下記の特許文献１には、電極部及び配線部を含む複数の電極配線が、柔軟絶縁材料からなる絶縁層上に設けられた神経電極が開示されている。この神経電極は、脳に刺入された状態で、脳に電気的な刺激を与えたり、脳の電気的な活動を計測したりするために用いられる。

特開２００９−２８５１５３号公報

ところで、脳の様々な活動を正確に解明するためには、脳電極を脳内の深部に挿入することが望ましい。そこで、針等の挿入部材を用いて脳電極を脳内の深部に挿入する方策が検討されている。
しかし、特許文献１では、神経電極が平板状に形成されているため、挿入部材を用いて神経電極を脳内の深部に挿入することが困難である。一方で、脳電極を挿入部材で脳の内部に挿入させるために脳電極を複雑な構造にした場合には、脳電極を挿入する際に脳神経組織を損傷する恐れがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、挿入部材によって脳内の深部に適切に挿入可能な簡易構造の脳電極を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、脳内部に挿入可能な脳電極であって、平面状の基部と、前記基部に形成された電極部と、前記基部の一端側から延出し、曲面を有する柔軟な曲げ部と、を備える脳電極を提供する。

また、前記曲げ部は、円弧状に形成された前記曲面を有することとしてもよい。
また、前記曲げ部は、椀状に形成されていることとしてもよい。

また、前記曲げ部は、折り曲げ形状に形成されており、前記基部は、折り曲げ形状の前記曲げ部の先端側が係止する係止部を有することとしてもよい。

また、前記曲げ部は、前記脳電極を前記脳内部に挿入する挿入部材の先端側が係合可能な係合穴を有することとしてもよい。

本発明によれば、挿入部材によって脳内の深部に適切に挿入可能な簡易構造の脳電極を提供できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る脳電極１の構成を示す概略平面図である。脳電極１の構成を示す概略断面図である。脳電極１の使用形態を説明するための模式図である。脳電極１の製造方法を説明するためのフローチャートである。曲げ部２０の形成方法を説明するための図である。第２の実施形態に係る脳電極２００の構成を説明するための図である。脳電極２００の曲げ部２２０を形成する前の基材２６０を示す展開図である

＜第１の実施形態＞
（脳電極の構成）
図１〜図３を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る脳電極１の構成について説明する。

図１は、第１の実施形態に係る脳電極１の構成を示す概略平面図である。図２は、脳電極１の構成を示す概略断面図である。図３は、脳電極１の使用形態を説明するための模式図である。

脳電極１は、脳内の深部に挿入可能な電極であり、脳の様々な活動を解明するためのものである。脳電極１は、挿入部材によって脳内部に挿入させる。例えば、脳電極１は、脳内部に刺入される針７０（図３）に押されて、針７０と共に脳内部に挿入される。挿入部材としては、針７０に限定されず、例えば光ファイバーや細い管であってもよい。なお、脳電極１は、挿入部材を用いることなく、脳電極１を押すことにより脳内部に挿入されてもよい。

脳電極１は、ここでは例えば１０〜１００（ｍｍ）挿入されるが、１００（ｍｍ）以上挿入されてもよい。脳電極１は、脳内部に挿入された状態で、脳神経組織の活動を示す電気信号を検出する。脳電極１は、図１及び図２に示すように、基部１０と、電極部１２と、曲げ部２０とを有する。

基部１０は、平面状の部分である。基部１０は、例えばポリイミドを積層（具体的には２層）した構造から成る。また、基部１０は、厚さが例えば２０（μｍ）と薄く形成されており、可撓性を有する。かかる場合には、脳内部に挿入された脳電極１は、柔らかい脳神経組織の動きに追従して撓むことが可能となる。この結果、脳電極１全体が脳内部で移動することで検出位置が、脳神経組織に対して相対的に変位することを抑制でき、また脳電極１が折れることを抑制できる。

なお、図２では基部１０全体が均一な厚みの平面として示されているが、これに限定されない。例えば、基部１０は、一部に凹凸部分を有してもよい。また、基部１０の厚みが、不均一であってもよい。

電極部１２は、基部１０から露出するように形成されている。図１において、３個の電極部１２が示されているが、電極部１２の数は任意である。電極部１２は、脳神経組織と接触できるように、基部１０の両面の少なくとも一方の面から露出している。電極部１２は、脳電極１が脳内部に挿入された状態で脳神経組織に接触して、脳神経組織が発生する電気信号（例えば、電位の変化）を検出する。

電極部１２は、基部１０内に形成された配線パターン１４と接続されている。配線パターン１４は、外部装置と接続可能な端子１６と接続されている。電極部１２が検出した電気信号は、配線パターン１４及び端子１６を介して、外部装置である記録装置に出力される。記録装置は、脳電極１から出力された電気信号を記録する。
なお、電極部１２及び配線パターン１４は、例えば金、白金及びイリジウムの少なくともいずれか一つを含む材料から構成される。

曲げ部２０は、基部１０の長手方向一端側から延出し、滑らかな曲面を有する柔軟な部位である。曲げ部２０には、針７０の先端側（具体的には、図３に示す針７０のテーパー部７２）が係合可能である。曲げ部２０は、針７０のテーパー部７２が係合可能に形成された係合穴２２を有する。これにより、針７０を脳内部に刺入する際に曲げ部２０が針に押されて、脳電極１も脳内部に挿入される。

曲げ部２０は、基部１０と共に一つの基材（具体的には、図５（ａ）に示す平面状の基材１００）から成る。詳細は後述するが、曲げ部２０は、基材の先端側を曲げて形成されている。これにより、針７０が係合可能な脳電極１を一部品から簡易に製造可能となる。

曲げ部２０は、円弧状に形成された曲面を有する。第１の実施形態では、曲面は、図２に示すように所定曲率の円弧状の面となっている。このような滑らかな曲面となっていることで、曲げ部２０によって脳神経組織を損傷することを抑制できる。なお、曲げ部２０の曲面は、円弧状に限定されず、例えば放物線状に形成されてもよい。

また、曲げ部２０は、椀のような半球形状に形成されている。かかる場合には、針７０の軸方向（脳電極１の長手方向）から曲げ部２０を平面視した場合の曲げ部２０の形状は、針７０と同様に円形状となり、図３に示すように針７０の先端部から曲げ部２０にかけて脳組織と接する部分は連続的に滑らかな表面を形成する。これにより、針７０が脳内部に刺入される際に、曲げ部２０によって脳神経組織が損傷することを抑制できる。

曲げ部２０は、基部１０と繋がった円形部分（具体的には、図５（ａ）に示す円形部分１２０）を曲げて形成されている。詳細は後述するが、円形部分を球状の加工部材で押圧して加工部材の形状に沿うように変形させることで、椀状の曲げ部２０が形成される。

なお、上記では、曲げ部２０は、針７０が係合可能な係合穴２２を有することとしたが、これに限定されない。例えば係合穴２２を設けず、針７０の先端が曲げ部２０に当たることにより、又は曲げ部２０に刺さることにより、曲げ部２０を押す構成であってもよい。

（脳電極の使用例）
上述した構成の脳電極１の具体的な使用例について説明する。
まず、図３に示すように針７０が脳電極１の曲げ部２０に係合した状態のユニット（以下、電極ユニットと呼ぶ）を準備する。

次に、治具を用いて、電極ユニットを針７０の先端側から脳内部に挿入する。この際、電極ユニットの針７０が先に挿入され、続いて脳電極１は曲げ部２０側から挿入される。なお、治具は、脳電極１が挿入されやすいように、脳電極１が針７０と平行に挿入されるようにガイドしてもよい。

電極ユニットが脳内の深部に挿入されると、脳電極１を脳内部に残した状態で、冶具等を用いて針７０を取り出す。なお、針７０を取り出すことなく脳電極１を使用してもよい。
次に、脳電極１を用いて、脳神経組織が発生する電気信号（電位の変化）を検出する。具体的には、脳電極１の電極部１２が、接触する脳神経組織が発生する微弱の電気信号を検出し、配線パターン１４及び端子１６を介して記録装置に出力する。

なお、脳電極１は、脳神経組織が動いた際に追従して撓むことで、脳神経組織の動きを吸収できるので、脳電極１全体が移動してしまうことを抑制できる。これにより、脳電極１は、所望の位置にて電気信号の検出を継続できる。
脳電極１による検出が完了すると、冶具等を用いて脳電極１を取り出す。これにより、作業が完了する。

なお、上記では、脳電極１は、脳神経組織が発生する電気信号を検出する機能を有することとしたが、これに限定されない。例えば、脳内部に挿入された脳電極１が電気的な刺激を付与することで、病気等を治療してもよい。また、脳電極１が電気的な刺激を付与することで、例えば義手・義足の動きを制御してもよい。

（脳電極の製造方法）
図４を参照しながら、第１の実施形態に係る脳電極１の製造方法について説明する。
図４は、脳電極１の製造方法を説明するためのフローチャートである。

まず、電極部を有する平面状の基材を形成する（ステップＳ１０２）。具体的には、第１層の上に電極部１２及び配線パターン１４を形成した後に、配線パターン１４を覆うように第２層を形成することで、基材（図５（ａ）に示す基材１００）が形成される。なお、第１層及び第２層は、例えばポリイミドから成り、電極部１２及び配線パターン１４は、例えば金、白金及びイリジウムの少なくともいずれか一つを含む材料から成る。

次に、基材の一端側を曲げて曲げ部２０を形成する（ステップＳ１０４）。図５を参照しながら、曲げ部２０の形成方法について説明する。
図５は、曲げ部２０の形成方法を説明するための図である。図５（ａ）は、曲げ部２０を形成する前の平面状の基材１００を示す。基材１００の長手方向一端側には、円形部分１２０が形成されている。

本実施形態では、基材１００の円形部分１２０を、例えば図５（ｂ）に示す球状の加工部材１５０で押圧する。すると、円形部分１２０が加工部材１５０の形状に沿って変形する（図５（ｃ）参照）。この際、円形部分１２０に熱を加えて変形させてもよい。これにより、円形部分１２０が、椀形状の曲げ部２０に変形する。なお、加工部材１５０の形状は、図５（ｂ）に示す形状に限定されず、少なくとも円形部分１２０を押圧する部位が球状であればよい。

なお、上記では、曲げ部２０が球状の加工部材１５０で押圧して椀形状に形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、曲げ部２０は、基材１００の一端側が、基材１００の長手方向に対して直交する方向の軸を中心とする円周の一部を含む形状に形成されていてもよい。すなわち、曲げ部２０は、基材１００の一端側をＵ字状又はＪ字状に曲げて形成されていてもよい。この場合、曲げ部２０は、例えば、基材１００の一端側を円柱状の加工部材１５０に巻きつけることにより、Ｕ字状又はＪ字状に形成される。

（第１の実施形態における効果）
上述した第１の実施形態において、挿入部材である針７０に押されて脳内の深部に挿入される脳電極１は、基部１０の一端側から延出し、曲面を有する柔軟な曲げ部２０を有する。かかる場合には、脳電極１は、曲げ部２０に係合する針７０によって押されることで、従来の方法に比べて脳神経組織が損傷される領域を低減させつつ、針７０と共に脳内の深部に挿入されやすくなるので、低侵襲性の脳電極として好適である。また、曲げ部２０は基部１０と共に一つの基材１００から成り、基材１００の一端側を曲げて形成されることで、基部１０及び曲げ部２０が可撓性を有する脳電極１を簡易に製造できる。

また、第１の実施形態では、脳電極１の曲げ部２０が椀形状に形成されている。これにより、針７０の半径方向において曲げ部２０が針７０よりも突出する部分がなくなるので、針７０が脳内部の刺入される際に、曲げ部２０によって脳神経組織が損傷することを効果的に抑制できる。

＜第２の実施形態＞
図６及び図７を参照しながら、第２の実施形態に係る脳電極２００について説明する。
図６は、第２の実施形態に係る脳電極２００の構成を説明するための図である。図７は、脳電極２００の曲げ部２２０を形成する前の基材２６０を示す展開図である。

第２の実施形態に係る脳電極２００も、基部２１０と、電極部２１２（図７）と、曲げ部２２０とを有する。基部２１０及び電極部２１２の構成は、第１の実施形態の基部１０及び電極部１２の構成と同様なので、詳細な説明は省略する。曲げ部２２０は、椀形状に形成された第１の実施形態の曲げ部２０とは異なり、図６に示すように折り曲げ形状に形成されている。折り曲げられた部分の形状は任意であり、先端部が円の一部、又は楕円の一部を含む形状であってもよい。

曲げ部２２０には、針７０を係合させるための係合穴２２１、２２２が形成されている。第２の実施形態でも、針７０が脳内部に刺入される際に、曲げ部２２０が針７０に押されることで脳電極２００も脳内の深部に挿入される。

また、曲げ部２２０の先端には、基部２１０に形成された係止部である係止穴２１８に係止されている突片２２３が形成されている。なお、突片２２３は、係止穴２１８に対して若干の移動が許容されている。

曲げ部２２０は、図７に示す平面状の基材２６０の長手方向の一端部２７０を折り曲げることで、形成されている。具体的には、一端部２７０を折り曲げ位置２７２で折り曲げて、一端部２７０の突片２２３を基材２６０の係止穴２１８に係止させることで、形成されている。折り曲げ位置２７２は、基材２６０において幅が狭くなっている部分である。
なお、前述した係合穴２２２は、折り曲げ位置２７２に形成されており、図６に示すように脳電極２００の先端に位置する。これにより、脳電極２００が、脳内部に刺入される針７０に追従しやすくなる。

第２の実施形態においても、脳電極２００は、基部２１０の一端側から延出し、滑らかな曲面を有する柔軟な曲げ部２２０を有する。これにより、針７０が脳内部に刺入される際に曲げ部２２０が押されて挿入されることで、脳電極２００を脳内の深部に挿入しやすくなる。また、曲げ部２２０は、基部２１０と共に一つの基材２６０から成り、基材２６０の一端側を曲げて形成されることで、基部２１０及び曲げ部２２０が可撓性を有する脳電極２００を簡易に製造できる。

なお、上記では、曲げ部２２０が折り曲げ形状に形成されていることとしたが、これに限定されない。例えば、曲げ部２２０が、円弧状や椀状（図２等参照）に形成されてよく、かかる形状の曲げ部２２０が、基部２１０の係止穴２１８に係止される構成であってもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１脳電極
１０基部
１２電極部
２０曲げ部
２２係合穴
７０針
１００基材
１２０円形部分
２００脳電極
２１０基部
２１８係止穴
２１２電極部
２２０曲げ部

Claims

脳内部に挿入可能な脳電極であって、
平面状の基部と、
前記基部に形成された電極部と、
前記基部の一端側から延出し、曲面を有する柔軟な曲げ部と、
を備える脳電極。
前記曲げ部は、円弧状に形成された前記曲面を有する、
請求項１に記載の脳電極。
前記曲げ部は、椀状に形成されている、
請求項１又は２に記載の脳電極。
前記曲げ部は、折り曲げ形状に形成されており、
前記基部は、折り曲げ形状の前記曲げ部の先端側が係止する係止部を有する、
請求項１に記載の脳電極。
前記曲げ部は、前記脳電極を前記脳内部に挿入する挿入部材の先端側が係合可能な係合穴を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の脳電極。