(57)【要約】本発明は、ピッチが変化しサイズが変化する移植可能電極アレー(10)である。従来技術の電極アレーは、同じ間隔とサイズの電極を提供する。しかし、人体はこのようには配置されていない。例として、網膜は中心窩の近くでは密接して配置された網膜受容体を有する。中心窩から離れるとこれらの受容体は大きく間隔をあける。更に、光の知覚を刺激するのに必要な電流は、中心窩からの距離により増加する。そのため、必要な電流を中心窩から更に遠くに移動させるには大きい電極(16)が必要である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレー本体と、
前記アレー本体に変化する間隔で配置された複数の電極と、
を備えることを特徴とする移植可能電極。
【請求項２】
前記電極はサイズが変化する請求項１に記載の移植可能電極。
【請求項３】
前記変化するピッチは、前記アレー本体の中心部分に向かって小さくなり、前記アレー本体の外縁に向かって大きくなる請求項１に記載の移植可能電極。
【請求項４】
前記電極の変化するサイズは、前記アレー本体の中心部分に向かって小さくなり、前記アレー本体の外縁に向かって大きくなる請求項２に記載の移植可能電極。
【請求項５】
前記電極の前記変化するピッチは、前記中心部分からの距離に比例して大きくなる請求項３に記載の移植可能電極。
【請求項６】
前記電極の前記変化するサイズは、前記中心部分からの距離に比例して大きくなる請求項４に記載の移植可能電極。
【請求項７】
前記電極は細長い電極である請求項１に記載の移植可能電極。
【請求項８】
前記細長い電極はマッシュルーム形電極である請求項７に記載の移植可能電極。
【請求項９】
前記細長い電極はスパイク電極である請求項７に記載の移植可能電極。
【請求項１０】
前記細長い電極はサイズが変化する請求項７に記載の移植可能電極。
【請求項１１】
前記変化するピッチは、前記アレー本体の中心部分に向かって小さくなり、前記アレー本体の外縁に向かって大きくなる請求項７に記載の移植可能電極。
【請求項１２】
前記細長い電極の変化するサイズは、前記アレー本体の中心部分に向かって小さくなり、前記アレー本体の外縁に向かって大きくなる請求項７に記載の移植可能電極。
【請求項１３】
前記細長い電極の前記変化するピッチは、前記中心部分からの距離に比例して大きくなる請求項７に記載の移植可能電極。
【請求項１４】
前記細長い電極の前記変化するサイズは、前記中心部分からの距離に比例して大きくなる請求項７に記載の移植可能電極。
【請求項１５】
アレー本体と、
前記アレー本体に変化する間隔で配置された複数の電極と、
を備えることを特徴とする移植可能網膜電極。
【請求項１６】
前記電極はサイズが変化する請求項１５に記載の移植可能網膜電極。
【請求項１７】
前記変化するピッチは、中心窩に向かって小さくなり、網膜の外縁に向かって大きくなる請求項１５に記載の移植可能網膜電極。
【請求項１８】
前記電極の変化するサイズは、中心窩に向かって小さくなり、網膜の外縁に向かって大きくなる請求項１６に記載の移植可能網膜電極。
【請求項１９】
前記電極の前記変化するピッチは、前記中心窩からの距離に比例して大きくなる請求項１８に記載の移植可能網膜電極。
【請求項２０】
前記電極の前記変化するサイズは、前記中心窩からの距離に比例して大きくなる請求項４に記載の移植可能網膜電極。
【請求項２１】
アレー本体と、
前記アレー本体に変化する間隔で配置された複数のスパイク電極と、
を備えることを特徴とする移植可能皮質電極。
【請求項２２】
前記スパイク電極はサイズが変化する請求項２１に記載の移植可能電極。
【請求項２３】
前記変化するピッチは、前記アレー本体の中心部分に向かって小さくなり、前記アレー本体の外縁に向かって大きくなる請求項２１に記載の移植可能電極。
【請求項２４】
前記スパイク電極の変化するサイズは、前記アレー本体の中心部分に向かって小さくなり、前記アレー本体の外縁に向かって大きくなる請求項２１に記載の移植可能電極。
【請求項２５】
前記スパイク電極の前記変化するピッチは、前記中心部分からの距離に比例して大きくなる請求項２４に記載の移植可能電極。
【請求項２６】
前記スパイク電極の前記変化するサイズは、前記中心部分からの距離に比例して大きくなる請求項２５に記載の移植可能電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には電極アレーに関し、より詳しくは医用デバイス用の移植可能電極アレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
神経刺激用の電極アレーは、色々の目的に共通に使用される。幾つかの例を挙げる。Brindleyの米国特許第3,699,970号は、視覚刺激のための皮質電極のアレーを記述する。各電極は、信号と電力のため別体の誘導コイルに取り付けられる。Bullaraの米国特許第4,573,481号は、個々の神経繊維の周りに巻き回される螺旋形電極を記述する。Byersの米国特許第4,837,049号は、神経刺激のためのスパイク電極を記述する。各スパイク電極は、より良い電気的接触を得るため、神経組織を刺し通す。Normanの米国特許第5,215,088号は、皮質刺激用のスパイク電極を記述する。Juanの米国特許第5,109,844号は、視覚刺激用の網膜に対して置かれたフラット電極アレーを記述する。Humayunの米国特許第5,935,155号は、Juanに記述されたフラット網膜アレーと共に使用する網膜プロテーゼを記述する。
【０００３】
網膜の光知覚の分解能は、中心窩で最も高く、網膜の外辺で非常に低いことはよく知られている。分解能は、網膜の表面上で、中心窩から外辺へ行くに従って次第に低くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願人は、網膜プロテーゼの実験的使用により、中心窩の近くでは光の知覚を刺激するのに非常に小さい電力でよく、一方中心窩から遠くでは、光の知覚を刺激するのにずっと大きい電力が必要であることを見出した。網膜電極アレーの分解能は、個々の網膜電極のサイズと間隔により制限される。網膜電極のサイズは、光の知覚を起こすために、電極から神経組織に送らなければならない電力量により制限される。電極のサイズが小さくなるか、又は電力が大きくなると、電極上の電化密度は大きくなる。高い電荷密度では、電極は腐食しやすい、即ち塩分のある環境で溶解し易い。電極をどのくらい小さく作れるか、どのくらい近く置けるかについては、主に電荷密度により制限される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、間隔（ピッチ）が変化し（同じでない）、サイズが変化する（同じでない）移植可能電極アレーである。従来技術の電極アレーは、同じ間隔とサイズの電極を与える。しかし、人体はこのようには配置されていない。例として、網膜は中心窩の近くでは間隔の近い網膜光受容体を有する。中心窩から離れた網膜の外辺近くでは、光受容体は大きく間隔をあけている。更に、光の知覚を刺激するのに必要な電流の量は、中心窩からの距離と共に増加する。そのため、必要な電流を中心窩から更に遠くに移動させるには大きい電極が必要である。
【０００６】
中心窩の近くに小さくて間隔の狭い電力電極を置き、外辺に大きくて間隔をあけた電極を置くことにより、分解能は最大になる。
本発明の新しい特徴は、特許請求の範囲に記述される。図面を参照して次の発明の詳細な説明を読めば、本発明を最もよく理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次の記述は、本発明を実施するために現在企図される最良の形態である。この記述は、本発明を限定するものではなく、本発明の一般原理を記述する目的で作成された。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照して決められる。
【０００８】
本発明は、ピッチが変化し、サイズが変化する電極のアレーを提供する。図１は、人工視覚用網膜刺激器に適用された本発明を示す。好適な電極アレー10上の電極は、非常に小さく、中心窩に近い中心電極12で始まる。電極の第１の円は、幅約１０ミクロンで、５ミクロン離れて配置される。中心窩から離れるに従って、電極のサイズとピッチは比例して増加する。中心窩が電極アレーの中心にある必要はない。好適な電極アレーは、中心窩から視神経（図示せず）から反対方向に更に延び、最大の電極16は視神経から最も遠い点にある。最大の電極16は、幅１ｍｍで、最も近い電極から４ｍｍ離れている。好適なアレー本体は、網膜の曲線に適合するようにカーブする。
【０００９】
図１の縮尺は均一ではない。特許庁に受入れられる寸法を考えると、縮尺どおりに描くのは不可能だからである。更に、好適な電極アレーは、ここに示すよりずっと多くの電極を有するであろう。網膜電極アレーでは、スパイク（図３に示す）、マッシュルーム、又は細長い又は凹部のある等の幾つかの異なる種類の電極が可能である。本発明は、使用される電極の種類によらない。電極サイズの変化は、現在の電極設計により支持される電荷密度の制限による。将来の電極設計は、電荷密度の可能出力が改善され、電極のサイズを変化させる必要がなくなるかもしれない。このような場合、電極のピッチを変化させることは依然として有利であろう。
【００１０】
図２は、本発明のピッチの変化する電極アレーと共に使用する好適な網膜プロテーゼを示す。ピッチの変化する電極アレー10は、網膜22の外側表面（網膜上膜）に対して置かれる。ケーブル24が強膜26を刺し通し、電子制御ユニット28に取り付けられる。電子制御ユニットは、強膜に取り付けられ、強膜と共に動く。戻り電極30が、強膜の外で網膜22から離れて置かれる。刺激電極アレー10と戻り電極30の間を人体を通って、電気が流れ、電気回路を完成させる。
【００１１】
網膜プロテーゼはまた、強膜の前部の周りに電子制御ユニット28に結合したコイル32を含む。コイル32は、外部ユニット（図示せず）から誘導信号を受信する。信号は、刺激電極アレー10に提供されるビデオ情報を含む。
【００１２】
本発明は網膜に限定されず、図３の別の実施の形態に示すように、人体の色々の部品に適用することが出来る。
【００１３】
図３は、皮質脳刺激器に適用された本発明の他の実施の形態を示す。皮質脳刺激器では、電極は大脳皮質を刺し通さなければならない。そのため、スパイク電極が使われる。皮質電極アレー40上のスパイク電極は、大脳皮質の可視「領域」の中心において、中心電極42で非常に小さく密集して始まる。電極の第１の円44は、幅約５ミクロンで、2.5ミクロン離れて置かれる。電極のサイズとピッチは、皮質の可視部分の中心から離れるに従って比例して大きくなる。皮質の可視部分の中心は、電極アレーの中心にある必要はない。最も遠い電極46はまた、最大である。皮質刺激の場合は、網膜刺激の場合より電荷密度は問題にならない。そのため、電極のサイズを変えずに電極ピッチを変えることが、非常に有効である。
【００１４】
従って、ピッチとサイズが変化する電極を有する神経刺激用の改善された電極アレーが示される。本発明は、特定の実施の形態と用途で記述したが、当業者により、本発明の精神と範囲から離れることなく、多くの修正と改変が可能であることは理解されるであろう。例えば、ピッチとサイズの両方を変化させることが好ましいが、ピッチだけを変化させることは、有利な結果をもたらすであろう。それゆえ、特許請求の範囲内で、ここに記述した以外に発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】好適な網膜電極アレーの図である。
【図２】好適な網膜プロテーゼの図である。
【図３】皮質刺激器に使用される他の電極の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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