KR20130140744A - 의료용 프로브 및 의료용 프로브를 제공하는 방법 - Google Patents

Abstract

프로브의 원위 단부와 근위 단부 간의 연결을 제공하는 단일의 종방향으로 균일한 상호연결부를 갖는 의료용 프로브가 제공된다. 상호연결부는 웨이퍼 상에 균일한 박막을 나선으로 형성시키고 이후에 의료용 프로브의 베이스 부재 상에 이러한 나선을 헬릭스(helix)로서 적용함으로써 얻어진다. 전자 모듈과 의료용 프로브의 원위 단부에서의 다수의 전극(전극 어레이) 간을 연결시키기 위하여 다수의 연결 와이어를 지닌 이러한 박막 나선이 제작된다.

Description

의료용 프로브 및 의료용 프로브를 제공하는 방법 {MEDICAL PROBE AND A METHOD OF PROVIDING A MEDICAL PROBE}

본 발명은 전기적 자극을 위한 이식 가능한 의료 기기용 의료용 프로브, 및 이러한 의료용 프로브를 제작하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 뇌 이식 가능한 의료 기기용 이식 가능한 부품을 구비한 의료용 프로브에 관한 것이다.

전기적 자극 치료법(electrical stimulation therapy)은 광범위한 적용에 대한 이식 가능한 전기적 자극 디바이스의 성공적인 사용과 주로 관련하여, 빠르게 성장하는 분야이다. 하나의 적용예에는 뇌심부 자극술(deep brain stimulation; DBS)이 있다.

중국 특허출원 공개번호 CN 101708353호에는 개개의 개별적인 전극 와이어를 통해 전극 인터페이스(electrode interface)에 연결되는 다수의 자극화 전극(stimulating electrode)을 포함하는 뇌 자극 전극 어레이가 기재되어 있다. 이러한 전극 와이어는 프로브의 근위 단부와 원위 단부 사이의 튜브의 내측을 따라 헬릭스(helix)로서 권취된 막에 배열된다(도 1).

이러한 막은 통상적으로 MRI 장에 의해 유도되는 전류를 억제하기 위하여 헬릭스로서 휘감겨진다. 헬릭스 형상으로 인하여, 와이어를 지닌 호일은 프로브 자체의 길이 보다 매우 길어야 하며, 아마도 최대 1 m이어야 한다. 통상적으로, 1 m 길이의 막은 긴 길이를 형성시키기 위하여 전기적으로/기계적으로 함께 연결되는 약 10 내지 12 cm의 루스 피스 직선 부품(loose piece straight part)으로 제조된다. 연결점에서, 막 섹션들은 통상적으로 중첩되어, 중첩부에서 상이한 기계적/전기적 성질을 야기시킨다.

US 2007/0123765호에는 긴 캐리어 상에 탑재시키기 위해 적합한 긴 직선 구조물을 달성하기 위해 세르펜틴 폴리머 어레이의 폴딩(folding)이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 폴드(fold) 또는 구부러짐(bend)은 갈라지거나 또는 손상되기 쉬우며, 구부러진 구역(bend area)은 더욱 두껍게 되어, 이러한 방식으로 형성된 헬릭스 코일은 프로브 튜브의 길이를 따라 이의 성질에 있어 차이를 가질 것이다.

본 발명의 발명자들은 구부러짐과 관련된 한계 없이 이루어질 수 있고/거나 상기와 같은 여러 길이의 막의 연결이 상기에 언급된 한계를 가지지 않는 더욱 신뢰성 있는 프로브 구조를 야기시키는 프로브 디자인을 갖는 것이 요망된다는 것을 인식하였다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 현재 공지된 해법 및 이식 가능한 의료용 프로브의 상호연결부에 대해 요구되는 길이에서 보다 더욱 높은 휘감겨진 박막 호일에 대한 기계적/구조적 안정성 및 보존성을 갖는 의료용 프로브 디바이스를 제공하기 위한 것이다.

이식 가능한 신경-자극 디바이스(예를 들어, 뇌심부 자극술용 디바이스)는 이식 가능한 전자 모듈 및 프로브로 이루어진다. 본 발명은 이러한 프로브의 상호연결부 부분을 기계적 연결 또는 구부러짐/폴드(fold) 없이 단일 박막으로부터 실현될 수 있는 방법을 기술한다. 이러한 방법은 신경-자극 디바이스의 중요한 부분에 대한 견고하고 안정한 해법을 제공한다.

의료용 자극 프로브의 근위 단부와 원위 단부 간의 효율적이고 신뢰성 있는 전기적 연결을 가능하게 하는 프로브 디자인을 달성하는 것이 유리할 것이다. 일반적으로, 본 발명은 바람직하게 현재 해법의 상술된 단점들 중 하나 이상을 단독으로 또는 임의의 조합으로 경감시키거나, 완화시키거나, 제거하기 위한 것이다. 특히, 종래 기술의 상술된 문제점들, 또는 다른 문제점들을 해소하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적으로서 볼 수 있다.

이러한 개념들 중 하나 이상을 보다 잘 다루기 위하여, 본 발명의 제 1 양태에서, 상호연결부가 프로브의 원위 단부와 근위 단부 간에 연결을 제공하는 의료용 프로브가 제시된다. 박막 호일을 포함하는 상호연결부는 상기 연결을 제공한다. 호일은 프로브의 근위 단부에서 원위 단부로 연장하는 균일한 헬릭스 부재 형태이다. 균일한 헬릭스 부재의 제공은 의료용 프로브의 어셈블리 동안에 상호연결부의 박막 호일에 대한 파괴 또는 손상 가능성을 현저하게 감소시킨다. 또한, 균일한 헬릭스 부재는 의료용 프로브의 베이스 부재 상에 박막을 보다 용이하게 적용하게 하며, 이에 따라 공지된 종래 기술의 해법과 비교하여, 의료용 프로브의 보다 효율적이고 신뢰성 있는 생산을 제공할 것이다.

본 발명에 따른 의료용 프로브의 구체예에서, 박막 호일은 실린더 부재와 같은 긴 베이스 부재, 예를 들어 실린더형 튜브 상에 배열된다. 베이스 부재로서 실린더형 튜브의 사용은 두 가지 목적을 달성하는데, 박막 호일은 베이스 부재 상에 박막을 헬릭스로서 비교적 용이하게 조립하는 것을 가능하게 할 것이며, 튜브 형태는 의료용 프로브를 사용할 때, 통상적으로 삽입되는 스타일렛(stylet)을 할당할 수 있다.

본 발명에 따른 의료용 프로브의 구체예에서, 헬릭스 호일(helix foil)은 베이스 부재 상에 권취된 아르키메데스의 나선 형태의 호일로부터 형성된다. 헬릭스를 형성시키기 위한 나선 호일의 사용은, 나선이 단일의 길고 균일한 부재로서 평평한 표면 상에 용이하게 형성될 수 있기 때문에 유용하다.

본 발명에 따른 의료용 프로브의 일부 구체예에서, 헬릭스 호일의 제 1 측면 및 제 2 측면은 동일하지 않거나 균등하지 않은(uneven) 길이를 갖는다. 이는 예를 들어, 의료용 프로브에 헬릭스 호일을 제공하기 위해 나선 박막 호일을 사용한 결과일 것이다.

본 발명에 따른 의료용 프로브의 구체예에서, 헬릭스 호일의 제 1 측면은 긴 베이스 부재의 표면에 얹혀 있으며, 헬릭스 호일의 제 2 측면은 긴 베이스 부재의 표면으로부터 소정 거리에 존재하며, 이에 의해 베이스의 표면과 헬릭스 호일 사이의 용적(volume)을 한정한다.

본 발명에 따른 의료용 프로브의 구체예에서, 다수의 연결 와이어의 개개 세트를 각각 지닌 두 개의 박막은 부재 상에 서로 십자형 방식으로 헬릭스로서 배열된다. 본 발명자들의 경험에서, 이는 충분히 작은 직경의 디바이스에 의료용 프로브의 양호한 기계적 안정성을 제공할 것이다.

본 발명에 따른 의료용 프로브의 구체예에서, 투명 오버모울드 층은 박막 헬릭스 호일(들)을 덮는다. 오버모울드는 호일(들) 및 이의 연결 와이어에 대한 보호를 제공하며, 오버모울드의 투명성은 헬릭스 호일의 점검을 가능하게 한다.

본 발명의 제 2 양태에서, 나선 형태의 종방향으로 균일한 부재로서 박막 호일을 형성시키는 것을 포함하여, 임의의 상기 구체예에 따른 의료용 프로브를 제공하는 방법이 제시된다. 나선은 의료용 프로브의 베이스 부재 상에 헬릭스로서 랩핑시키에 적합한 것으로 나타난다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 나선 호일은 이에 따라 의료용 프로브의 원위 단부와 근위 단부 사이로 연장하는 긴 베이스 부재 상에 헬릭스로서 적용될 수 있다. 나선 호일의 사용은 종래 해법에서 보다 더욱 매우 긴 균일한 박막을 가능하게 하고, 의료용 프로브에서, 또한 의료용 프로브의 신뢰성 있고 효율적인 어셈블리에 매우 적합한 단일의 균일한 박막으로서 상호연결부의 전체 박막 호일을 형성시킬 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 나선의 균일한 부재를 형성시키는 박막 호일에 이의 길이를 따라 다수의 연결 와이어가 제공된다. 이는, 와이어가 균일한 박막에 배열되는 것을 의미하며, 이에 따라 종래 기술의 불균일한 박막에 의해 야기되는 울퉁불퉁한 조작과 관련된 연결 와이에에 대한 손상의 위험을 감소시킨다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 박막 호일은 박막의 생산 동안에 아르키메데스의 나선으로서 배치된다. 나선은 박막 생산 공정을 제공하기 위해 생산 툴(production tool)에 예를 들어 작업 툴(work tool)을 프로그래밍시킴으로써 구성하기에 용이한 잘 규정된 기하학적 구조이다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 박막 호일은 웨이퍼 상에 제작된다. 이는, 박막이 표준 크기 웨이퍼를 사용하고 본 분야에서 그밖에 공지된 생산 단계를 사용하여 형성될 수 있음을 의미한다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 호일을 베이스 부재 상에 적용하는 단계는 각각이 하나 이상의 연결 와이어를 갖는 두 개의 나선 막을 베이스 부재 상에 서로 십자형 방식으로 헬릭스로서 적용함을 포함한다. 이러한 구성은 여전히 의료용 프로브의 충분히 작은 직경을 야기시키면서 양호한 기계적 안정성을 제공한다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 베이스 부재 상에 호일을 적용하는 단계는 두 개의 나선 막을 서로 나란히 적용함을 포함한다. 일반적으로 넓은 박막이 더욱 뻣뻣하고 헬릭스로서 휘감기게 더욱 어려운 바, 단일의 넓은 막 대신에 두 개의 막의 사용이 헬릭스를 더욱 용이하게 형성시키게 한다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 베이스 부재 상에 적용한 후에 박막 호일(들)을 덮기 위하여 투명 오버모울드 층이 형성되며, 이에 의해 박막 호일을 점검하면서 호일 및 이의 연결 와이어를 보호한다.

일반적으로, 본 발명의 여러 양태들은 본 발명의 범위 내에서 가능한 임의의 방식으로 조합되고 결합될 수 있다. 본 발명의 이러한 양태, 특징 및/또는 장점, 및 다른 양태, 특징 및/또는 장점은 하기에 기술된 구체예로부터 명확하게 될 것이고 이러한 구체예를 참조로 하여 설명될 것이다.

본 발명의 구체예들은 도면을 참조로 하여 단지 예로서 기술되는 것이다.
도 1은 상호연결부가 프로브 인터페이스 플렉스와 자극화 전극의 어레이를 연결시키는 본 발명에 따른 의료용 프로브의 예시적 구체예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 의료용 프로브의 예시적 구체예에서 상호연결부의 세부 종단면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 의료용 프로브의 예시적 구체예에서 전극 어레이의 일 예를 보다 상세히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 의료용 프로브의 예시적 구체예에서 상호연결부의 상세한 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 의료용 프로브의 예시적 구체예의 프로브 인터페이스 플렉스에서 상호연결부의 종결부의 예시적 세부사항을 도시한 것이다.
도 6 및 도 7은 상호연결부를 형성시키기 위하여 긴 베이스 부재 상에 헬릭스로서 적용되기 전에, 전체 나선 박막 및 나선 막의 세그먼트를 각각 도시한 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 예시적 구체예의 상호연결부에서 각각 5 ㎛ 및 21 ㎛의 휨(warp)을 갖는 박막 호일 헬릭스를 도시한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 의료용 프로브의 긴 프로브(chronic probe)를 도시한 것이다. 긴 프로브 이외에, 의료용 프로브는 또한 대개 전극이 자극 신호를 형성시키기 위하여, 전기 신호를 형성시키기 위한 전자 모듈(electronic module)(미도시됨)을 갖는다. 긴 프로브 및 전자 모듈은 본 발명에 따른 의료용 프로브의 전형적인 부분이다.

의료용 프로브는 긴 프로브의 원위 단부(2)와 긴 프로브의 근위 단부(3) 간에 연결을 제공하는 상호연결부(interconnect)(1)를 포함한다. 도 1에는 원위 단부에, 즉 긴 프로브의 첨단에 전극의 어레이(20)가 도시된다. 도 1에는 긴 프로브의 근위 단부(3)에 프로브 인터페이스 플렉스(probe interface flex)(23)가 도시된다. 상호연결부(1)는 전극의 어레이(20)와 프로브 인터페이스 플럭스(23) 간에 연결을 제공한다. 상호연결부(1)는 의료용 프로브의 근위 단부(3)와 원위 단부(2) 간에 전기적 연결을 제공하는 다수의 연결 와이어(5)를 갖는 박막 호일(4)을 포함한다. 전극 어레이(20), 상호연결부(1), 및 프로브 인터페이스 플렉스(23)는 평평한 부분(flat part)(박막 또는 플렉스)으로 제조될 수 있고, 리베팅(riveting)(볼 콘택트(ball contact))을 이용하여 서로 연결될 수 있다.

도 2는 전극 어레이(20)와 프로브 인터페이스 플렉스(23) 사이의 상호연결부(1)의 종단면을 보다 상세히 도시한 것이다. 상호연결부(1)는 긴 베이스 부재(elongate base element)(6), 예를 들어 실린더 튜브와 같은 실린더 부재 상에 헬릭스로서 적용되는 하나 이상의 나선화된 박막(thin spiralised film)(4)을 포함한다. 긴 베이스 부재(6)는 실리콘으로 제조될 수 있으며, 이의 내부 직경은 약 0.6 mm이며 외부 직경은 약 1 mm이다. 본 발명에 따른 의료용 프로브의 예시적 구체예에서, 두 개의 나선화된 박막(4)은 베이스 부재(6) 상에 헬릭스로 랩핑된다.

도 3은 의료용 프로브의 전극 어레이(20) 위치의 예를 도시한 것이다. 일 예로서, 전극 어레이(20)의 표면 상에 64 개의 전극(21)이 균일하게 분포될 수 있다. 전극 어레이(20)는 평평한 박막 부분으로부터 형성될 수 있으며, 이러한 평평한 박막 부분 상에서 자극 전극(21)에 의해 규정된 자극 부위가 배치된다(laid out).

도 4는 어떻게 본 발명에 따른 의료용 프로브의 베이스 부재(6)가 또한 튜브형 구조를 갖는 베이스 부재에 평평한 부재를 휘감음(coiling)으로써 제공될 수 있는 지를 도시한 것이다. 그 결과로, 의료용 프로브의 상호연결부, 전극 어레이 및 프로브 인터페이스 플렉스의 대부분의 부분들은 이들의 최종 형상으로 형성되는 평평한 얇은 부재로서 제작될 수 있다.

도 5는 프로브 인터페이스 플렉스(23), 및 상호연결부(1)에 대한 연결을 보다 상세히 도시한 것이다. 프로브 인터페이스 플렉스(23)는 상호연결부(1)와 자극 전극(21) 간에 연결을 제공한다. 프로브 인터페이스 플렉스(23)는 평평한 플렉스로서 또는 평평한 박막으로서 실현될 수 있다. 박막 나선 호일(thin film spiral foil)(4)은 상호연결부(1)를 형성시키기 위하여 헬릭스로서 랩핑되며, 나선(helix)은 프로브의 근위 단부(3)에서 시작하고 예를 들어, 리베팅에 의해, 즉 볼 콘택트로서 프로브 인터페이스 플렉스(23)에 연결된다. 원위 단부(2)에서, 박막(4)은 자극 전극(21)에 연결된다.

본 발명자들의 경험에서, 단일 막의 폭이 베이스 부재 상에 랩핑되기 더욱 어려운 상당히 더욱 뻣뻣한 구조를 형성시키기 때문에, 비교적 더욱 좁은 폭의 두 개의 박막은 단일의 비교적 더욱 넓은 박막에 비해 헬릭스로 형성시키기에 더욱 용이하다. 상호연결부(1)의 양 단부에, 콘택트 구역(contact area)이 제공된다. 두 개의 헬릭스 박막을 사용하는 경우에, 2×32개의 콘택트가 사용된다. 본 발명자들의 경험에서, 64개 콘택트의 전체 세트를 한 번에 만들기 보다는 32개의 콘택트를 두 단계로 만드는 것이 더욱 용이하다. 상호연결부(1)의 헬릭스 박막은 리베팅에 의해, 즉 볼 콘택트로서 전극 어레이(20)에 연결될 수 있다.

자기공명(MR) 환경에서 본 발명에 따른 의료용 프로브를 작동시키는 것을 가능하게 만들기 위하여, 박막(들)(4)의 다수의 연결 와이어는 스피랄(spiral) 또는 헬릭스로서 권취되어야 한다. 이러한 방식으로, 의료용 프로브는 MR-공정에서 얻어진 진단 정보의 질(quality)에 크게 영향을 미치지 않고 또한 의료용 프로브의 작동은 MR-환경에 의해 크게 영향을 받지 않을 것이다.

상호연결부(1) 자체의 길이는 대개 수 센티미터, 대개 6 내지 15 cm 범위, 및 통상적으로 10 cm이지만, 박막이 헬릭스로서 랩핑될 때, 박막의 요망되는 길이는 약 1 m이다. 본 발명은 긴 프로브의 상호연결부를 생성시키기 위하여 베이스 부재 상에 헬릭스로서 권취될 수 있는 긴 길이의 단일의 종방향으로 균일한 박막(4)을 제작할 수 있다. 길이가 약 1 m인 박막은 본 발명의 일부로서 제공된다. 전극 어레이(20)와 프로브 인터페이스 플렉스(23) 간의 전기적 연결을 제공하는 다수의 연결 와이어는 이의 제작 동안에 긴 박막(4) 상에 트랙(track)으로서 실현될 수 있다.

여러 짧은 직선 피스를 연결시키는 기술을 이용하거나 직선 섹션에 구불구불한 부분(meandered part)을 구부리는 기술에 의해서 긴 부재(6) 상에 헬릭스로서 랩핑될 수 있는 긴 길이의 박막 호일(4)은 종래 기술에 공지되어 있다. 그러나, 도입부에서 설명된 바와 같이, 굽힘(bend) 및/또는 연결 구역은 박막의 나머지 부분에 비해 더욱 뻣뻣하게 되어, 막을 양호한 헬릭스로 배열시키기 어렵게 만들며, 이러한 종래 기술을 이용하여 제조된 막은 더욱 뻣뻣한 섹션에서 갈라지거나 손상되기 쉬우며, 이에 따라 연결을 느슨하게 할 위험이 있다. 본 발명에 따른 의료용 프로브와 관련하여서는, 박막의 종방향으로 균일한 구조로 인하여, 이러한 한계가 방지된다.

본 발명자들은, 평평한 표면, 예를 들어 웨이퍼 상에 도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이 나선 막을 형성시키고, 이후에 긴 프로브의 긴 베이스 부재(6) 상에 이러한 막을 헬릭스로서 랩핑시키는 것이 가능하다는 것을 실현시켰다. 본 발명자들은 실제로, 이러한 나선을 긴 부재(6) 상에 랩핑시키고, 베이스 부재(6) 상에 막(4)을 헬릭스로서 랩핑시킨 후에 오버모울드(overmould)(11)를 적용하는 것이 가능하다는 것을 경험하였다. 본 발명자들은, 비록 막이 실린더 표면 상에 평평하게 놓여있지는 않지만, 베이스 부재 상에 초기에 평평한 나선 막을 헬릭스로서 적용하고 이후에 작동 중에 박막(4)을 이동시키거나 손상시키지 않으면서 보호 오버모울드(11)를 적용하는 것이 완벽하게 가능하다는 것을 경험하였다. 초기에 평평한, 나선 필름은 예를 들어, 아르키메데스의 나선으로서 형상화될 수 있다. 도 6 및 도 7이 단일 나선 길이를 나타내지만, 다수의 나선은, 좁은 반경의 내부 나선이 점진적으로 보다 큰 반경의 다수의 추가 나선에 의해 둘러싸여지는, 동심의 순차적 방식으로 형성될 수 있다. 이는, 다수의 나선이 단일 웨이퍼 상에 형성될 수 있는 한, 나선이 매우 효과적인 방식으로 형성될 수 있음을 의미한다.

도 8 및 도 9는 의료용 프로브의 상호연결부(1)의 종방향 단면을 도시한 것이다. 긴 베이스 부재(6)는 실리콘으로 제조된 베이스 튜브일 수 있으며, 이의 상에 박막(들)은 베이스 부재의 길이를 따라 헬릭스 방식으로 배열되어 상호연결부를 형성시킨다. 실리콘 오버모울드(11)는 박막(들) 및 실리콘 베이스 튜브 위에 적용되어 상호연결부를 단단하고 안정하게 만든다. 오버모울드는 생체적합성 물질, 그 외에 당해 분야에 공지된 것들로부터 제조될 수 있다. 오버모울드에, 베이스 부재(6)에 스타일릿을 삽입하기 위한 스타일릿 입구(stylet entrance)(25)가 제공된다. 스타일릿은 자극을 받는 조직, 예를 들어 뇌 조직에 프로브를 삽입하는 동안에 프로브를 뻣뻣하게 하기 위해 요구된다.

도 8 및 도 9는 또한 평평한 나선 박막으로부터 박막을 랩핑하기 시작할 때, 박막(4)의 제 1 종방향 에지(7)가, 베이스 부재 상에 탑재될 때, 긴 베이스 부재(6)(실리콘 베이스 튜브)의 표면과 그 길이를 따라 접촉될 것이며, 박막의 제 2 종방향 에지(8)가 베이스 부재(6)의 표면으로부터 이격되는 거리를 들어올려지는 것을 도시한 것이다. 들어올려진 박막(4)은 휨(warp) 또는 뒤틀림(warping)을 의미할 수 있다. 이러한 방식으로, 상호연결부를 따라 굽힘 또는 연결이 없는, 종방향으로 균일한 박막(4)은 휨으로 실현될 수 있다. 박막 함유 와이어의 섹션의 다수의 굽힘(bending) 또는 접착(gluing)/연결의 작업이 최소로 줄어들고, 실제로 완전히 방지될 수 있기 때문에, 이는 이러한 의료용 프로브를 제조하는 방법의 단순화로서 여겨질 수 있다.

도 8 및 도 9는 각각 5 ㎛ 휨 및 21 ㎛ 휨을 갖는 헬릭스 박막을 도시한 것이다. 오버모울딩의 가능성을 유지시키면서 긴 베이스 부재 둘레에 박막 나선을 랩핑하는 이러한 신규한 기술은 또한 훨씬 양호한 MRI 양립성(compatibility)을 얻기 위하여 두 개의 나선을 십자로 놓이게 함으로써 이루어질 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에서, 의료용 프로브의 원위 단부(2)와 근위 단부(3) 간의 연결을 제공하는 상호연결부(1)를 의료용 프로브에 제공하는 방법이 제공된다. 나선화된 박막 호일(4)은 평평한 표면, 예를 들어 웨이퍼 상에 종방향으로 균일한 부재로서 호일을 나선화 방식(spiraling fashion)으로 제작함으로써 제공된다. 의료용 프로브에 배치될 때, 전극 어레이(20)와 프로브 인터페이스 플렉스(23) 간에 전기적 연결을 제공하기 위하여, 나선화된 호일에 호일의 제작 동안에 다수의 연결 와이어가 제공된다. 호일(4)은 프로브의 상기 원위 단부와 상기 근위 단부 사이로 연장하는 긴 베이스 부재 상에 헬릭스로서 적용된다.

도 6은 예를 들어, 평평한 웨이퍼 상에 제작된 바와 같은, 본 발명에 따른 단일의 완전한 박막 나선의 일 예를 도시한 것이다. 도 7은 웨이퍼의 표면 상에 존재하는, 박막 나선의 일부를 보다 상세히 도시한 것이다.

본 발명에 따른 의료 기기의 하나의 예시적 구체예는 뇌심부 자극술 프로브로서, 여기서 전극의 어레이(21)는 프로브의 원위 단부(2)에 제공되고 프로브의 근위 단부(3)에서 프로브 인터페이스 플렉스(23)에 개개 연결 와이어에 의해 연결된다. 전극과 연결하는 연결 와이어는 박막 호일(4)의 일부이다. 박막 나선 호일(4)은 웨이퍼로부터 제거되고 긴 부재(6), 예를 들어 프로브의 베이스 부재(6)를 형성시키는 실린더형 튜브 상에 헬릭스로서 권취된다.

본 발명에 따른 방법에서, 세 개의 주요 부분, 즉 전극 어레이(20), 상호연결부(1) 및 프로브 인터페이스 플렉스(23)가 하기와 같이 함께 놓여질 수 있다. 어레이 전극(20)은 베이스 튜브 형태로 긴 베이스 부재(6) 둘레로 랩핑된다. 통상적으로, 베이스 튜브는 실리콘으로부터 제조되고, 약 0.6 mm의 내부 직경 및 약 1 mm의 외부 직경을 갖는다. 이후에, 박막 나선(4)은 헬릭스로서 랩핑되어 상호연결부(1)(하나 또는 두 개의 박막)를 형성시킨다. 베이스 튜브(6)에 박막(4)을 고정시킨 후에, 실리콘과 같은 적합한 물질의 오버모울드(11)가 튜브 및 박막 위에 적용된다.

본 발명에 따른 방법의 구체예에서, 스타일릿 입구(25)는 오버모울딩 단계의 일부로서 형성된다. 스타일릿 입구는 긴 베이스 부재에서의 중앙 종방향 중공으로 스타일릿의 용이하고 신뢰성 있는 진입을 제공하기 위하여 형성된다. 스타일릿 입구는 스타일릿을 제거한 후에 닫혀질 수 있도록 형성될 수 있다.

웨이퍼 상의 나선 박막(4)의 디자인은 하기에서 약간 더욱 상세하게 기술될 것이다. 박막은 평평한 표면 상에, 예를 들어 웨이퍼 상에 나선 패턴으로서 제작될 수 있다. 특히, 박막은 웨이퍼 상에 아르키메데스의 나선으로서 형성될 수 있다. 이러한 나선은 극좌표로 하기 방정식에 의해 표현될 수 있는 반경 감소와 함께 회전(turn) 횟수로 이루어진다:

상기 식에서, A는 출발점이며, B는 인접한 라인 사이의 간격이다. 데카르트 좌표에서, 이러한 나선에 대한 방정식은 하기와 같다:

이러한 방식으로, 각각의 폭이 0.556 mm이고 길이가 적어도 1 m인 13개의 막은 6" 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.

연결 와이어를 지닌 나선 박막(4)은 웨이퍼로부터 이형되고/이로부터 박리되고, 긴 베이스 부재(6), 예를 들어 튜브 상에 헬릭스로서 랩핑되어, 전극 어레이(20)와 프로브의 근위 단부(3)에서의 프로브 인터페이스 플렉스(23) 상의 접속기(connector) 사이에 상호연결부(1)를 실현시킨다. 이는 다소 특별한 것인데, 왜냐하면 박막이 웨이퍼 상에 아르키메데스의 나선으로 제조되었다는 사실로 인하여, 얻어진 박막의 두 개의 긴 에지가 상이한 길이를 가지며 이에 따라 박막이 베이스 부재의 표면 상에 평평하게 놓여 있지 않기 때문이다. 본 발명자들은, 실린더에 대한 개구(opening)/리프트(lift)/거리(또는 휨을 의미함)가 랩핑된 막의 제작 및 오버모울딩을 가능하게 하기 위하여 충분히 작게 유지될 것이라는 것을 나타내고/계산하였다.

도 6은 웨이퍼 상의 나선을 도시한 것이며, 도 7은 이러한 나선의 상세도를 제공한 것이다. 웨이퍼는 통상적으로 6"(152.4 mm) 웨이퍼이다. 이러한 박막 나선(4)은 웨이퍼로부터 제거되어 느슨한 피스 나선을 형성시킬 수 있다. 웨이퍼 상의 외부 인치는 자유롭게 만들어지며, 이에 따라 출발 직경은 5"(=127 mm)이다. 뽑아낸 나선(drawn spiral)은 556 ㎛의 폭을 가지며, 2개의 인접한 나선 라인 간의 피치는 700 ㎛이다. 표 1은 하나의 웨이퍼 상의 나선에 대한 계산치를 제공한다. 하나의 웨이퍼 상에 13개의 나선을 실현시키는 것이 가능한 것으로 나타낸다. 이러한 방법이 종래 공지된 기술과 비교하여 생산 효율을 증가시킬 것이라는 것이 당업자에게 분명해질 것이다. 두 개의 막이 종종 단일 프로브에 대해 요망되기 때문에, 하나의 웨이퍼로부터 6 세트의 상호연결부의 배치를 형성시키는, 하나의 웨이퍼 상에 12개의 나선을 제작하는 것이 바람직하다. 모든 나선은 양 단부에 연결 구역을 가질 수 있다. 이로 인하여, 웨이퍼의 레이아웃은 다른 치수를 가질 수 있다.

표 1: 나선 파라미터

표 1의 실시예와 관련하여, 모든 나선은 적어도 1 m의 길이를 가질 것이다. 모든 나선은 정수의 회전을 갖는다. 두 개의 나선 사이에 하나의 피치가 존재하며, 이에 따라, 두 개의 나선의 제 1 나선이 127 mm의 제 1 외부 직경과 121.4 mm의 제 2 외부 직경 사이에 놓여진다. 개개 나선 길이는 평균 직경으로 계산된다.

직선 박막이 특정 피치를 갖는 베이스 튜브와 같은 긴 베이스 부재 둘레로 랩핑될 때, 전체 막은 튜브와 접촉한다. 이는, 나선 박막이 베이스 튜브 둘레로 랩핑될 때의 경우가 아니다. 나선 박막이 이의 내부 직경 상에 베이스 튜브 둘레로 랩핑될 때, 베이스 튜브의 표면으로부터 자유 외부 직경의 거리(응력 자유 상황; 단지 랩핑 공정의 굽힘 응력), 및 나선 막이 베이스 튜브와 이루는 각도를 계산하는 것이 가능하다. 예시적 계산으로서, 본 발명자들은 하기 파라미터를 추정할 수 있다.

베이스 튜브의 외부 직경는 1 mm이며,

베이스 튜브 상의 피치는 1.2 mm이며,

1개 막의 폭은 0.556 mm이며,

L1은 1.2 mm의 제공된 피치를 갖는 베이스 튜브 둘레로 단단히 랩핑된, 1 회전 내부 나선 반경의 길이이며,

α는 길이 L1이 내부 반경으로부터 얻어지는 것에 대한 각도이며,

L2는 외부 반경에서 이러한 나선 부분의 길이이며,

D2는 랩핑 후에 길이 L2가 형성되는 직경이며,

델타 D는 직경의 차이이며,

델타 R은 반경의 차이이다.

표 2: 각도 및 갭(gap) 계산치

표 2는 모두 13개의 나선에 대한 이러한 계산치의 결과를 나타낸 것이다.

이러한 표에서는 나선 #1이 약 5 ㎛의, 베이스 튜브의 외측 표면으로부터 외부 직경에서의 거리를 가지며(도 6 참조), 나선 #13은 약 21 ㎛의, 외측 표면 베이스 튜브로부터 외부 직경에서의 거리를 갖는다는 것(도 7 참조)을 나타낸다. 베이스 튜브의 외부 직경은 1 mm이다. 오버모울딩 후 프로브의 외부 직경은 1.27 mm이다. 이는, 모든 나선이 완전히 오버모울딩될 것이고 안정하고, 튼튼하고, 생체적합한 해법을 초래할 것임을 의미한다.

본 발명이 도면 및 상기 설명으로 상세하게 예시되고 기술되었지만, 이러한 예시 및 설명은 예시적이고 대표적인 것으로 여겨지는 것으로 제한적인 것으로 여겨지지 않는다. 본 발명은 기술된 구체예로 한정되지 않는다. 기술된 구체예에 대한 다른 변형예는 청구된 발명을 실행시키는 당업자에 의해 도면, 상세한 설명 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 이해되고 달성될 수 있다. 청구범위에서, 단어 "포함하는"은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 단수는 복수를 배제하지 않는다. 청구범위에서 임의의 참조 기호는 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (15)

1. 상호연결부(interconnect)(1)가 프로브의 원위 단부(2)와 근위 단부(3) 간의 연결을 제공하며, 상기 상호연결부가 상기 연결을 제공하는 박막 호일(4)을 포함하는, 의료용 프로브로서,
   상기 호일이 프로브의 근위 단부에서 원위 단부로 연장하는 균일한 헬릭스 부재(helix element)인 것을 특징으로 하는, 의료용 프로브.
2. 제 1항에 있어서, 호일이 실린더 부재와 같은 긴 베이스 부재(6), 예를 들어 실린더형 튜브 상에 배열되는, 의료용 프로브.
3. 제 1항에 있어서, 헬릭스 호일(helix foil)(4)의 제 1 측면(7)이 긴 부재(6)의 표면 상에 얹혀 있으며, 헬릭스 호일의 제 2 측면(8)이 긴 베이스 부재(6)의 표면으로부터 소정의 거리에 있으며, 이에 의해 베이스 부재(6)의 표면과 헬릭스 호일 사이에 용적(volume)(10)을 한정하는, 의료용 프로브.
4. 제 3항에 있어서, 헬릭스 호일(4)의 제 1 측면 및 제 2 측면이 동일하지 않거나 균등하지 않은(uneven) 길이를 갖는, 의료용 프로브.
5. 제 1항에 있어서, 헬릭스 호일(4)이 베이스 부재 상에 권취되는 아르키메데스의 나선 형태의 호일로부터 형성된, 의료용 프로브.
6. 제 1항에 있어서, 충분히 작은 직경의 디바이스에 양호한 기계적 안정성을 얻게 하기 위하여, 부재 상에 서로 십자형 방식(cross wise manner)으로 헬릭스로서 배열된, 각각 다수의 연결 와이어를 지닌 두 개의 박막을 포함하는, 의료용 프로브.
7. 제 1항에 있어서, 헬릭스 호일을 점검하면서, 호일(들) 및 이의 연결 와이어의 보호를 제공하기 위하여 박막 헬릭스 호일(들)을 덮는 투명 오버모울드 층(transparent overmould layer)(11)을 포함하는, 의료용 프로브.
8. 박막 호일을 나선 형태의 종방향으로 균일한 부재로서 형성시킴을 포함하는, 제 1항의 의료용 프로브를 제공하는 방법.
9. 제 8항에 있어서, 나선 호일이 프로브의 원위 단부와 근위 단부 사이로 연장하는 긴 베이스 부재 상에 헬릭스로서 적용되는 방법.
10. 제 8항에 있어서, 나선의 균일한 부재를 따라 다수의 연결 와이어를 지닌 박막 호일을 제작함을 포함하는 방법.
11. 제 8항에 있어서, 박막 호일의 형성 동안에, 호일이 아르키메데스의 나선으로서 배치되는 방법.
12. 제 8항에 있어서, 웨이퍼 상에 박막 호일을 제작하는 단계를 포함하는 방법.
13. 제 9항에 있어서, 베이스 부재 상에 호일을 적용하는 단계가, 충분히 작은 직경을 야기시키면서 양호한 기계적 안정성을 제공하기 위하여, 베이스 부재 상에 서로 십자형 방식으로 헬릭스로서 하나 이상의 연결 와이어를 각각 지닌, 두 개의 나선 막을 적용함을 포함하는 방법.
14. 제 9항에 있어서, 베이스 부재 상에 호일을 적용하는 것이 두 개의 나선 막을 서로 나란히 적용하는 것을 포함하는 방법.
15. 제 8항에 있어서, 박막 호일을 점검하면서, 호일 및 이의 연결 와이어를 보호하기 위하여, 베이스 부재 상에 이의 적용 후에 박막 호일을 덮는 투명 오버모울드 층을 제공함을 포함하는 방법.

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