(57)【要約】本開示は、埋め込み可能な神経電極を製造する方法を記述する。本方法は、複数の電極部位と、コンタクトパッドと、該電極部位を該コンタクトパッドに接続している金属トレースとを形成するために金属層をカットする工程を含む。メッシュを含む第1シリコーン層が形成され、金属層に結合される。第2シリコーン層が形成され、金属層と結合した第1シリコーン層に積層される。第1または第2シリコーン層に孔が形成され、コンタクトパッドおよび電極部位を露出させる。露出したコンタクトパッドに配線が溶接され、コンタクトパッドおよび配線上にシリコーンの第3層がオーバーモールドされる。2019506953.tif 000003
2019506953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能な神経電極を製造する方法であって、以下の工程を含む、方法：
複数の電極部位、コンタクトパッド、および金属トレースを形成するために金属層をカットする工程であって、金属層は厚さが約5μm〜25μmであり、金属トレースは1つまたは複数の電極部位を1つまたは複数のコンタクトパッドに接続している、工程；
第1シリコーン層が約50μm〜約100μmの厚さを有するように、ポリマーメッシュにシリコーンをナイフコーティングすること、および
第1シリコーン層を硬化させること
によって、第1シリコーン層を形成する工程；
前記金属層を該第1シリコーン層に結合する工程；
約50μm〜約100μmの厚さまでシリコーンをカレンダー処理することによって第2シリコーン層を形成する工程；
金属層が第1シリコーン層と第2シリコーン層との間に位置するように、該第1シリコーン層を該第2シリコーン層に積層する工程；
1つまたは複数の電極部位を露出させるために該第1または第2シリコーン層に第1セットの孔を、金属層において1つまたは複数のコンタクトパッドを露出させるために該第1または第2シリコーン層に第2セットの孔を、形成する工程；
1つまたは複数のコンタクトパッドを露出させた後に、1つまたは複数の配線を1つまたは複数の露出したコンタクトパッドに溶接する工程；ならびに
1つまたは複数の溶接されたコンタクトパッドおよび配線の一部の上に、第3シリコーン層をオーバーモールドする工程。
【請求項２】
金属層をカットする前に、金属層に剥離テープを貼付する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項３】
カットした金属層を第1シリコーン層に結合した後に、金属層から剥離テープを除去する工程をさらに含む、請求項2記載の方法。
【請求項４】
剥離テープを除去する工程が、剥離テープを加熱すること、剥離テープを溶剤で溶解すること、および剥離テープを紫外光に曝露することのうちの1つを含む、請求項3記載の方法。
【請求項５】
第1シリコーン層を第2シリコーン層に積層する工程の前に、金属層を酸素プラズマで洗浄する工程をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項６】
金属層を酸素プラズマで洗浄する工程の後に、金属層にプライマーを堆積させる工程をさらに含む、請求項5記載の方法。
【請求項７】
第1シリコーン層を形成する工程が、第1シリコーン層が約60μm〜約90μmの厚さになるようにメッシュにナイフコーティングすることを含み、第2シリコーン層を形成する工程が、シリコーンの第2層を約60μm〜約90μmの厚さになるようにカレンダー処理することを含む、請求項1記載の方法。
【請求項８】
第1シリコーン層を形成する工程が、第1シリコーン層が約70μm〜約80μmの厚さになるようにメッシュにナイフコーティングすることを含み、第2シリコーン層を形成する工程が、第2シリコーン層を約70μm〜約80μmの厚さになるようにカレンダー処理することを含む、請求項1記載の方法。
【請求項９】
レーザーアブレーションを用いて、
金属層をカットする工程、ならびに
第1または第2シリコーン層に第1セットの孔および第2セットの孔を形成する工程
をさらに含む、請求項1記載の方法。
【請求項１０】
レーザーアブレーションが、ピコ秒パルスレーザーを用いることを含む、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
メッシュが、ナイロン、ポリアミド、またはポリエステル繊維を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１２】
メッシュが、メッシュの総面積の40％〜50％の開口面積を含む、請求項11記載の方法。
【請求項１３】
各繊維が、約30μm〜約50μmの直径を含む、請求項11記載のメッシュ。
【請求項１４】
繊維が、約60μmおよび約70μmの間隔で離間している、請求項11記載のメッシュ。
【請求項１５】
メッシュが、厚さ約40μm〜約50μmである、請求項11記載の方法。
【請求項１６】
溶接する工程が、抵抗溶接またはレーザー溶接を含む、請求項1記載の方法。
【請求項１７】
第3シリコーン層が第2シリコーン層にオーバーモールドされ、オーバーモールドすることが第2シリコーン層と第3シリコーン層との間の漸進的な移行を達成する、請求項1記載の方法。
【請求項１８】
第3シリコーン層が第1シリコーン層にオーバーモールドされ、オーバーモールドすることが第1シリコーン層と第3シリコーン層との間の漸進的な移行を達成する、請求項1記載の方法。
【請求項１９】
第1セットの孔および第2セットの孔が両方ともシリコーンの第1層に形成されるか、または両方ともシリコーンの第2層に形成される、請求項1記載の方法。
【請求項２０】
第1セットの孔が、第2セットの孔が形成されるシリコーンの層とは異なるシリコーンの層に形成される、請求項1記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、2016年2月22日に出願の「縦束内電極」と題した米国仮特許出願第62/298,272号の優先権を主張し、該出願はその全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
背景
末梢神経は、中枢神経系（例としては、脳および脊髄）の外部にある神経である。それらは、中枢神経系を四肢および臓器に接続するリレーとしての役割を果たす。
【０００３】
末梢および皮質神経の刺激が増々一般的な疾患治療法になっている。これらの技術は、神経反応を生じさせるために標的領域に電気刺激パルスを送達することによって機能する。末梢神経の刺激は、慢性疼痛および片頭痛を治療するために用いられてきた。皮質神経の刺激は、パーキンソン病およびうつ病を治療するために用いられ得る。
【発明の概要】
【０００４】
開示の概要
開示の一局面によれば、埋め込み可能な神経電極インターフェースプラットフォームを製造する方法は、複数の電極部位、コンタクトパッド、および金属トレースを形成するために金属層をカットする工程を含み得る。金属層は、厚さが約5μm〜約25μmである。金属トレースは、1つまたは複数の電極部位を1つまたは複数のコンタクトパッドに接続している。第1シリコーン層は、ポリマーメッシュにシリコーンをナイフコーティングすることによって形成され、硬化される。第1シリコーン層は、厚さが約50μm〜約100μmである。金属層は、第1シリコーン層に結合される。第2シリコーン層は、約50μm〜約100μmの厚さまでシリコーンをカレンダー処理することによって形成される。第1シリコーン層は、第2シリコーン層に積層される。金属層は、第1シリコーン層と第2シリコーン層との間に位置する。1つまたは複数の電極部位を露出させるために、第1または第2シリコーン層に第1セットの孔が形成される。金属層において1つまたは複数のコンタクトパッドを露出させるために、第1または第2シリコーン層に第2セットの孔が形成される。露出したコンタクトパッドに配線が溶接される。コンタクトパッドおよび配線の一部の上に、第3シリコーン層がオーバーモールドされる。
【０００５】
いくつかの実施形態では、金属層をカットする前に金属層に剥離テープが貼付される。剥離テープは、カットされた金属層を第1シリコーン層に結合した後に金属層から除去してもよい。剥離テープは、剥離テープを加熱すること、剥離テープを溶剤に溶解することまたは剥離テープを紫外光に曝露することによって除去し得る。
【０００６】
いくつかの実施形態では、金属層は、第1シリコーン層を第2シリコーン層に積層する前に酸素プラズマで洗浄される。金属層を酸素プラズマで洗浄した後に、プライマーが金属層上に堆積される。いくつかの実施形態では、金属層をカットし、第1および第2セットの孔を形成するためにレーザーアブレーションが用いられる。レーザーアブレーションのためにピコ秒パルスレーザーが用いられてもよい。
【０００７】
いくつかの実施形態では、メッシュは、ナイロン、ポリアミド、またはポリエステル繊維を含む。メッシュは、メッシュの総面積の40％〜50％の開口面積を含んでもよい。メッシュの各繊維は、約30μm〜約50μmの直径を有してもよい。メッシュ繊維は、約60μmおよび約70μmの間隔で離間してもよい。メッシュは、厚さが約40μm〜50μmであってもよい。いくつかの実施形態では、第1シリコーン層を形成する工程は、第1シリコーン層が約60μm〜約90μmの厚さになるようにメッシュにナイフコーティングすることを含み、第2シリコーン層を形成する工程は、シリコーンの第2層を約60μm〜約90μmの厚さになるようにカレンダー処理することを含む。いくつかの実施形態では、第1シリコーン層を形成する工程は、第1シリコーン層が約70μm〜約80μmの厚さになるようにメッシュにナイフコーティングすることを含み、第2シリコーン層を形成する工程は、第2シリコーン層を約70μm〜約80μmの厚さになるようにカレンダー処理することを含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、露出したコンタクトパッドに配線を溶接する工程のために、抵抗溶接またはレーザー溶接が用いられてもよい。
【０００９】
いくつかの実施形態では、オーバーモールドする工程は、第1または第2シリコーン層と第3シリコーン層との間の漸進的な移行を達成する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、第1および第2セットの孔は両方とも第1シリコーン層に形成される。別の実施形態では、第1および第2セットの孔は両方とも第2シリコーン層に形成される。いくつかの実施形態では、第1セットの孔は、第2セットの孔が形成されるシリコーン層とは異なるシリコーン層に形成されてもよい。
【００１１】
前述の概説ならびに以下の図面の説明および詳細な説明は例示的かつ説明的なものであり、クレームの発明のさらなる説明を提供することを意図している。他の目的、利点、および新規な特徴が以下の図面の簡単な説明および発明の詳細な説明から当業者には容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
当業者であれば、本明細書において記載の図面は、例示目的のみのためであることを理解するであろう。いくつかの事例では、記載の実施形態の様々な局面は、記載の実施形態の理解を促すために強調または拡大して示されている場合があることを理解されたい。図面においては、同様の参照符号は、概して、様々な図面にわたって同様の特徴、機能的に類似かつ/または構造的に類似の要素を指す。図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、代わりに教示の原理を図示する際に強調されている。図面は、本教示の範囲を何ら限定することを意図しない。システムおよび方法は、以下の図面を参照して以下の例示的な記載からよりよく理解される場合がある。
【００１３】
【図１】末梢神経の刺激および記録のためのシステムを示す。
【図２】図1に示すシステムにおける使用のための、例示の電極の上面図を示す。
【図３】図1に示すシステムとの使用のための、別の例示の電極を示す。
【図４−１】図4A〜4Fは、図1に示すシステムとの使用のための、例示の電極を製造するための方法の断面図を示す。
【図４−２】図4G〜4Kは、図1に示すシステムとの使用のための、例示の電極を製造するための方法の断面図を示す。
【図５】図5A〜5Dは、図4A〜4Kに示す方法によって製造された例示の電極の断面図を示す。
【図６】図1に示すシステムとの使用のための、電極への針の結合の走査電子顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
詳細な説明
上で紹介しかつ下でより詳細に記述する様々な概念は、記載の概念が実施の任意の特定の様式に限定されないため、無数の手法のいずれで実施されてもよい。具体的な実施形態および用途の例は、主に例示目的のために提供される。
【００１５】
本開示は、電極およびその製造について記述する。電極は、末梢神経などの神経組織内に（またはその近傍に）埋め込まれるように構成される。電極は、次いで、神経束の神経線維と、神経刺激または記録装置との間のインターフェースを形成するために神経束に固定される。電極は、密着性のシリコーン層の間に積層された金属層を含む。1つまたは複数のシリコーン層は、向上した取り扱い性および構造的完全性のためのメッシュ層を含み得る。電極は、神経束、神経線維の束、または他の組織への電極の直接的な挿入を可能にする取り外し可能な針も含み得る。神経線維への電極の挿入は、神経の中心領域の刺激を可能にする。
【００１６】
図1は、末梢神経の刺激および記録のためのシステム100を示す。システム100は体内の任意の場所に埋め込まれ得るが、図1は患者の右腕102に埋め込まれたシステム100を示す。拡大部分104は、2つのサテライト106がコネクタ108を介してコントローラーハブに結合していることを示す。2つ目の拡大部分110は、2つの電極112がサテライト106の一方に結合していることを示す。電極112のそれぞれは、腕102の手首において末梢神経束114に結合している。
【００１７】
システム構成の概要として、システム100は、上腕または胸に外科的に形成された皮下ポケットの中などの中央位置に埋め込まれた中央コントローラーハブ（図示せず）を含む。サテライト106は、コントローラーハブに結合し、関心領域の近傍に埋め込まれる。サテライト106は、電極112とインターフェース接続している。電力は、コントローラーハブによってサテライト106および電極112に供給される。サテライト106は、記録または刺激用に電極112をリアルタイムで構成することを可能にする。サテライト106は、電極112によって取り込まれた神経信号の記録およびデジタル送信を可能にする内蔵のアナログ・デジタル変換器を備えた神経用増幅器も含む。ハブまたはサテライト106は、電極112を介して標的組織を刺激するための刺激チャネルと、適応閉ループ制御用の1つまたは複数のプロセッサと、外部基地局との通信用の双方向無線データテレメトリと、電源用の無線充電式リチウムバッテリーとを含む。
【００１８】
システム100は、サテライト106のそれぞれに結合した1つまたは複数の電極112を含む。電極112は、システム100と患者との間のインターフェースを提供する。電極112は、患者の神経束114または他の組織に直接的に固定されるように構成される。電極112は、吻状突起に沿った複数の電極部位を含む。吻状突起は、電極112の本体から突出する細長い延在部である。いくつかの実施形態では、吻状突起は、神経束内の1つまたは複数の神経線維から記録する（および/または神経線維を刺激する）ために神経束を通じた埋め込み用に構成される。電極112は、図4A〜4Kおよび図5A〜5Dに関連してさらに説明する。
【００１９】
図2は、例示の電極112の上面図を示す。電極112は、吻状突起114と、電極112の中央本体から突出するタブ116と、コネクタパッド118とを含む。吻状突起114は、針120と複数の電極部位122とを含む。タブ116は、複数の電極部位122も含む。コネクタパッド118は、複数のコンタクトパッド124を含む。
【００２０】
図4A〜4Kに関連して説明するように、電極112は、シリコーン層の間に挟まれた1つまたは複数の金属層を含む多層装置である。電極部位122、トレース128、およびコンタクトパッド124は、金属層から形成される。シリコーン層は金属層を絶縁し、電極112の本体を形成する。
【００２１】
電極112の吻状突起114は、針120と複数の電極部位122とを含む。いくつかの実施形態では、タブ116は電極部位122も含む。吻状突起114は、末梢神経などの神経組織への挿入用に構成される。針120は、吻状突起114が神経束または他の組織内を縫うように通されるのを可能にする。いくつかの実施形態では、針120は、標的組織に挿入された際に実質的に曲がらない材料から製造される。針120は実質的に硬いものであるが、電極112のその他の部分は実質的に可撓性である。針120は、ステンレス鋼、白金、または他の医療グレードの金属を含み得る。針120は、吻状突起114の残りの部分および電極112から取り外し可能である。例えば、電極部位122と針120との間の金属層における間隙126が吻状突起114に設けられる。間隙126は、シリコーン層などの切断しやすい材料を含み得る。吻状突起114を患者の神経束に通した後、外科医が、外科用ハサミを用いて間隙126を切断し針120を電極112から切り離してもよい。いくつかの実施形態では、針120は、約75μm〜約200μm、約100μm〜約175μm、または約125μm〜約150μmの外径を有していた。
【００２２】
吻状突起114は、複数の電極部位122も含む。電極部位122は、トレース128の端部に向けて吻状突起114上に設けられる。いくつかの実施形態では、各電極部位122はトレース128の露出部である。例えば、トレース128は、シリコーン層内に封入された金属層の一部である。トレース128の上方のシリコーン層の部分は、電極層122を形成する金属層の部分を露出させるためにレーザーアブレーションされ得る。いくつかの実施形態では、電極部位122のそれぞれは、吻状突起の長さに沿って約100μm〜約700μm、約200μm〜約600μm、または約300μm〜約500μmの間隔で離間する。いくつかの実施形態では、電極部位122のそれぞれは、約50μm〜約300μm、約50μm〜約200μm、または約50μm〜約100μmの直径を有する。
【００２３】
トレース128のそれぞれは、コネクタパッド118上のコンタクトパッド124で終止する。いくつかの実施形態では、トレース128のそれぞれは、異なるコンタクトパッド124で終止し、電極部位122のそれぞれが個別に指定可能になる。別の実施形態では、1つまたは複数のトレース128は、同じコンタクトパッド124で終止する。フレキシブルケーブルの配線が、電極112をサテライト106に結合するためにコンタクトパッド124のそれぞれに溶接される。いくつかの実施形態では、コンタクトパッド124のそれぞれは、約200μm〜約500μm、約200μm〜約400μm、または約200μm〜約300μmの長さを有する。
【００２４】
タブ116は、電極112を神経束または他の標的部位に固定するために用いられる。タブ116は可撓性であり、シリコーンの1つまたは複数の層を含む。いくつかの実施形態では、追加の電極部位122がタブ116の長さに沿って分配される。タブ116は、神経束の周りを取り囲むように構成される。一旦神経束の周りに巻きつけられると、タブ116は、電極112を神経束に固定するために一つに結合され得る。例えば、タブ116の端部が、神経束に直接的に縫合する必要なく電極112を神経束に固定するために一つに縫合され得る。
【００２５】
図3は、上に記述したシステム100との使用のための別の例示の電極200を示す。電極200は、皮質脳波検査（ECoG）記録用に構成される。この構成では、電極200は、皮質ニューロン集団を記録する（または刺激する）ために患者の脳の皮質組織上への配置用に構成される。示されるように、電極200は32個の電極部位202を含む。電極部位202のそれぞれは、異なるコンタクトパッド124にトレース128によって結合される。いくつかの実施形態では、電極200は、約2個〜約128個、約2個〜約64個、または約2個〜32個の電極部位202を含む。
【００２６】
電極200の電極部位202は、上に記述した電極部位122よりも大きな相対表面積を有するように構成される。例えば、より大きな表面積は、電極部位202がより多くの数のニューロンから電気信号を受け取ることを可能にする。
【００２７】
図4A〜4Kは、本明細書において記載の電極を製造するための方法の断面図を示す。断面図は、図2に示す線A-A'に沿ったものである。図4Aは、本明細書において記載の電極を製造する際の第1工程に関する断面図を示す。第1工程では、金属層402が剥離テープ404に貼付される。いくつかの実施形態では、金属層402は、ステンレス鋼または白金イリジウム合金を含む。いくつかの実施形態では、金属層402は、厚さが約10μm〜約30μm、約10μm〜約15μm、または約10μm〜約12.5μmの金属箔であってもよい。いくつかの実施形態では、剥離テープ404は、熱剥離テープまたはUV剥離テープである。別の実施形態では、剥離テープ204は、溶媒を用いて溶解し得る。
【００２８】
図4Bは、製造プロセスの第2段階時の電極の断面図を示す。金属層402は、電極の電極部位、トレース、コンタクトパッド、および金属層の任意の他の要素を形成するためにカットされる。金属層または金属箔402に切り込み403を形成するためにレーザーアブレーションが用いられる。いくつかの実施形態では、レーザーは、約245ナノメートル〜約2000ナノメートルの波長で動作し、約40ピコ秒〜約500ピコ秒のパルス幅で構成されたピコ秒パルスレーザーであってもよい。別の実施形態では、レーザーは、ナノ秒パルスレーザーおよび/またはフェムト秒パルスレーザーであってもよい。
【００２９】
図4Cは、剥離テープ404から余分な金属が除去された後の電極の断面図を示す。剥離テープ404に結合した電極部位、トレース、およびコンタクトパッドを形成する、金属層402の一部である所望部分のみを残すように、電極部位、トレース、およびコンタクトパッドの部分を形成しない金属層402の比較的大部分が剥離テープ404から剥離され得る。別の実施形態では、金属層402の比較的小さな部分がレーザーアブレーションを通じて完全に除去される。例えば、2つの隣接するトレース間の金属層402の部分が、レーザーアブレーションを通じて除去されてもよい。金属層402から剥離テープ404を除去した後に、残留有機物質を全て除去するためおよび図4Dに記載のシリコーン層への密着性を向上するために純粋な酸素プラズマを用いて残存する金属を洗浄する。
【００３０】
図4Dは、金属層402および剥離テープ404とは別に形成される第1シリコーン層406の断面図を示す。第1シリコーン層406は、ヒトまたは動物の体内への埋め込み用に特別に設計された埋め込み可能グレードのシリコーン基材を含んでもよい。第1シリコーン層406は、ナイロン、ポリアミド、ポリエステルメッシュを含んでもよい。メッシュに液体シリコーンを含浸させ、次いで硬化させて第1シリコーン層406を形成する。いくつかの実施形態では、第1シリコーン層406は、未硬化シリコーン、例えば、カリフォルニア州カーピンテリアのNuSil（商標）によって製造されるMED4850またはMED4250シリコーンをメッシュにナイフコーティングすることによって形成される。いくつかの実施形態では、メッシュは、スイス国タールのSEFAR AGによって販売されるMEDIFAB（登録商標）メッシュ（品番07-64/45）である。いくつかの実施形態では、メッシュは、厚さが約40μm〜約50μmである。別の実施形態では、メッシュは、厚さが約75μmである。メッシュは、約40％〜約50％の開口面積を含み得る。いくつかの実施形態では、各メッシュ繊維の直径は約30μm〜約50μmであり、繊維は約60μm〜約70μmの間隔で離間する。例えば、メッシュにシリコーンをナイフコーティングし得、これを次いで硬化させ、次いでさらにまたは代替的に、所望の厚さに達するためにカレンダー処理（例としては、熱プレス）し得る。メッシュは第1シリコーン層406を強化し得、電極の寿命を向上し、電極の取り扱いを容易にし、電極に構造的完全性をもたらす。いくつかの実施形態では、第1シリコーン層406の向上した構造的完全性が、後続の工程においてまたは完成した電極の取り扱い時に、金属層402が第1シリコーン層406から分離する可能性を低減する。いくつかの実施形態では、第1シリコーン層406は、厚さが約50μm〜約100μm、約60μm〜約90μm、または約70μm〜約80μmである。
【００３１】
図4Eは、本明細書において記載の電極を製造する際の次の工程の断面図を示す。この工程では、接着剤層408が第1シリコーン基材406に塗布される。接着剤層408は、さらなる材料層を第1シリコーン層406に保持するのを補助するために第1シリコーン層406の上面に塗布される。
【００３２】
図4Fは、本明細書において記載の電極を製造する際の第6工程の断面図を示す。図4Fに示すように、金属層402および剥離テープ404（図4Cから）は反転され、接着層408（図4Eから）に結合される。接着剤層408は、次いで、第1シリコーン層406に金属層402を永続的に固定するために硬化される。
【００３３】
図4Gは、本明細書において記載の電極を製造する際の第7工程に関する断面図を示す。一旦金属層402が接着剤層408に結合されると、剥離テープ404は金属層402から除去される。いくつかの実施形態では、剥離テープ404は剥離テープ404を所定の温度まで加熱することによって除去され、これは剥離テープ404を金属層402から遊離（または溶解）させる。別の実施形態では、剥離テープ404を金属層402から遊離させるために剥離テープ404を溶剤で溶解するかまたはUV光に曝露し得る。
【００３４】
図4Hは、本明細書において記載の電極を製造する際の次の工程を示す。一旦剥離テープ404が除去されると、露出した金属層402は酸素プラズマを用いて洗浄され、露出した金属層402にプライマー410が塗布される。例えば、カリフォルニア州カーピンテリアのNuSil（商標）によって製造されるMED6-161などのシリコーンプライマーが、シリコーンの第2層への金属層402の密着性を高めるために用いられてもよい。
【００３５】
図4Iは、本明細書において記載の電極を製造する第9工程に関する断面図を示す。一旦プライマー410が、露出した金属層402に塗布されると、金属層402は第2シリコーン層412に封入される。第2シリコーン層412は、カレンダー処理されたシリコーン層を含んでもよい。例えば、第2シリコーン層412は、所望の厚さで第2シリコーン層412を形成するために、カレンダー処理するかまたは熱および機械的な力を適用することによって作製されてもよい。この技術を用いて、第2シリコーン層412は50μmまで薄くし得る。いくつかの実施形態では、第2シリコーン層412は、厚さが約50μm〜100μmである。別の実施形態では、第2シリコーン層412は、第1シリコーン層406と同様である。例えば、第2シリコーン層412はメッシュを含浸させたものであり得る。別の実施形態では、第2シリコーン層412はメッシュを含浸させたものではないが、厚さが第1シリコーン層406とほぼ同じであってもよい。
【００３６】
図4Jは、本明細書において記載の電極を製造する第10工程に関する断面図を示す。一旦金属層が第2シリコーン層412に封入されると、1セットまたは複数セットの孔または開口414が第2シリコーン層412に形成される。セットになった孔414は、金属層402の一部を露出させる。開口またはセットになった孔414は、電極部位およびコンタクトパッドを形成する金属層402の部分上に形成される。開口414は、レーザーアブレーションを用いて形成されてもよい。セットになった孔または開口414が形成された後に、露出した金属層をテトラフルオロメタンガスと混合した酸素プラズマを用いて洗浄して、レーザーアブレーション後にコンタクトパッドまたは電極部位に残存する可能性のある残留シリコーンを全て除去する。いくつかの実施形態では、レーザーがコンタクトパッドまたは電極を損傷するのを防止するために、前記洗浄プロセスの前にシリコーンの薄層が開口414（例としては、コンタクトパッドおよび/または電極上の開口）内に意図的に残される。いくつかの実施形態では、電極部位は、電極のうちのコンタクトパッドと同じ側に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、電極部位は、電極のうちのコンタクトパッドと反対側に配置されてもよい。
【００３７】
いくつかの実施形態では、第1および第2シリコーン層406および412は、電極の全体的形状よりも大きい。例えば、複数の電極を規定する金属層402は、大きな単一の第1および第2シリコーン層406および412の間に積層され得る。これらの実施形態では、セットになった孔または開口414を各電極部位およびコンタクトパッドそれぞれに形成した後、第1シリコーン層406および第2シリコーン層412から各電極本体の形状をカットするレーザーによって第1シリコーン層406および第2シリコーン層412から電極のそれぞれがカットされる。形成された電極の縁をプラズマ洗浄によって洗浄してもよい。
【００３８】
図4Kは、本明細書において記載の電極を製造する次の段階の断面図を示す。図4Kに示すように、開口414がコンタクトパッド上に形成される場所に、コンタクトパッドを形成する露出した金属部のそれぞれに配線416が結合される。配線416は、露出した金属層402に溶接される。いくつかの実施形態では、配線は、露出した金属層402に抵抗溶接される。別の実施形態では、配線は、露出した金属層402にレーザー溶接される。配線416は、コンタクトパッド（および最終的には電極部位）を、上に記載のサテライトに結合する。配線416と金属層402との間の溶接（例としては、各コンタクトパッドの位置で）を保護するために、第3シリコーン層418が開口414（例としては、1つまたは複数のコンタクトパッド開口）上にオーバーモールドとして適用される。電極部位上に形成された開口は、第3シリコーン層、例としてはオーバーモールド418では覆われないので、金属層は露出しており、神経組織を記録しかつ刺激し得る。第3シリコーン層418は、第1または第2シリコーン層と第3シリコーン層との間の漸進的な移行を達成するために第1または第2シリコーン層上にオーバーモールドされる。第1または第2シリコーン層と第3シリコーン層との間の漸進的な移行は、例えば、オーバーモールドされた第3シリコーン層の傾斜の勾配に鋭角、急激な変化および/または不連続性がないように、実質的に滑らかである。
【００３９】
いくつかの実施形態では、図1および2に示す電極112と同様の神経束内電極の製造には、図4A〜4Kに示す製造方法は電極形成体への針の結合が続く。いくつかの実施形態では、電極が皮質の記録および刺激用に構成される際などは、電極は針を含まず、製造方法は図4Kに示す工程で終了する。いくつかの実施形態では、針は、生体適合性の接着剤で電極に結合される。いくつかの実施形態では、針と電極との間の移行部は、吻状突起が神経束を通して引っ張られた際に移行部が損傷の原因とならないように実質的に滑らかに構成される。いくつかの実施形態では、針の材料と電極との組み合わせが電極の吻状突起に沿った隆起部を形成しないように、電極に結合された針の端部は最初に細くなっている。針は、針の一部を研削することによって細くし得る。
【００４０】
図5A〜5Dは、図4A〜4Kに示す方法によって製造された例示の電極の断面図を示す。断面図は、図2に示す線B-B'に沿ったものである。この製造の方法によって様々な電極の形状および形成が可能になることがある。例えば、本明細書において記載の製造の方法は、皮質脳波検査（ECoG）電極、マイクロ皮質脳波検査電極、縦束内電極、カフ電極、横束内電極、および表面電極の製造に非限定的に用いられてもよい。電極部位およびコンタクトパッドの配置は、刺激されるかまたは信号が記録される神経組織の神経の大きさ、神経の位置または面積に応じて異なってもよい。より大きな電極表面積は、電極がより多数のニューロンから電気信号を受け取ることを可能にする、より多くの電極を含むことがある。例えば、電極は、皮質脳波検査（ECoG）記録用に構成されてもよい。電極は、皮質ニューロン集団を記録する（または刺激する）ために患者の脳の皮質組織上に設置されてもよい。電極は、約2個〜約128個、約2個〜約64個、または約2個〜32個の電極部位を含んでもよい。いくつかの実施形態では、電極部位122のそれぞれは、互いから約100μm〜約700μm、約200μm〜約600μm、または約300μm〜約500μmの間隔で離間する。
【００４１】
コンタクトパッドおよび、電極部位をコンタクトパッドに接続しているトレースの配置もまた異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、トレースのそれぞれは特定の電極部位に対応するコンタクトパッドで終止しており、電極部位のそれぞれが個別に指定可能になる。別の実施形態では、トレースのそれぞれは、異なるコンタクトパッドで終止する。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のトレースが同じコンタクトパッドで終止する。いくつかの実施形態では、コンタクトパッドのそれぞれは、約200μm〜約500μm、約200μm〜約400μm、または約200μm〜約300μmの長さを有する。
【００４２】
図5Aは、電極部位開口512とコンタクトパッド開口514とが電極の同じ側に形成された電極の断面図を示す。図5Aに示すように、電極部位開口512およびコンタクトパッド開口514は、第2シリコーン層508に形成される。1つまたは複数のトレース513が電極部位をコンタクトパッドに接続している。ワイヤ516がコンタクトパッドに溶接され、オーバーモールド518がコンタクトパッド開口514上に適用される。
【００４３】
図5Bも、電極部位開口512とコンタクトパッド開口514とが電極の同じ側に形成された電極の断面図を示す。図5Bに示すように、電極部位開口512およびコンタクトパッド開口514は、第2シリコーン層506に形成される。1つまたは複数のトレース513が電極部位をコンタクトパッドに接続している。ワイヤ516がコンタクトパッドに溶接され、オーバーモールド518がコンタクトパッド開口514上に適用される。
【００４４】
図5Cは、電極部位開口512とコンタクトパッド開口514とが電極の反対の側に形成された電極の断面図を示す。図5Cに示すように、電極部位開口512は第1シリコーン層506に形成され、コンタクトパッド開口514は第2シリコーン層508に形成される。1つまたは複数のトレース513が電極部位をコンタクトパッドに接続している。ワイヤ516がコンタクトパッドに溶接され、オーバーモールド518がコンタクトパッド開口514上に適用される。
【００４５】
図5Dも、電極部位開口512とコンタクトパッド開口514とが電極の反対の側に形成された電極の断面図を示す。図5Dに示すように、電極部位開口512は第2シリコーン層508に形成され、コンタクトパッド開口514は第1シリコーン層506に形成される。1つまたは複数のトレース513が電極部位をコンタクトパッドに接続している。ワイヤ516がコンタクトパッドに溶接され、オーバーモールド518がコンタクトパッド開口514上に適用される。
【００４６】
図6は、針と、上に記載の製造方法を用いて形成された電極との間の結合の走査電子顕微鏡写真を示す。図6は、針120がその最初の厚さ602から、最初の厚さ602のほぼ半分である小さくなった厚さ604まで小さくなっていることを示す。図6に示す例では、最初の厚さ602は約350μmであり、小さくなった厚さ604は約175μmである。針120を細くすることで、針の内腔606が露出しトラフ608が形成される。針120に結合する吻状突起114の部分610は、トラフ608に嵌合する大きさである。部分610は次いでトラフ608に接着され得る。
【００４７】
開示の方法は、その趣旨または必須の特徴から逸脱することなく別の特定の形態で具体化されてもよい。したがって、前述の実施形態は、発明の限定というよりもむしろすべての点で例示であると見なされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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