(57)【要約】【課題】神経細胞部位に液体を投与する、光学的に制御されるマイクロ流体チップを提供する。【解決手段】本発明に係る光学的に制御されるマイクロ流体チップは、少なくとも１つのピクセルからできている。ピクセルは、暗時は液体を持続的に放出し、光に反応して前記液体の放出を減少させる。個々のピクセルは、独立制御が可能であり、このことによって、入射光の空間パターンを神経細胞刺激の空間パターンの変換する。各ピクセルは、ハウジングと、ハウジング内の開口部と、開口部に接続され、流体を貯蔵する貯蔵部とを備えている。開口部は、ピクセルの暗時には、流体が貯蔵部から持続放出されるように設計されている。各ピクセルは、光に反応して、貯蔵部からの液体の放出を減少させる光学制御部を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的に制御されるマイクロ流体チップであって、
当該チップ本体を構成するハウジング内に設けられた、液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部に接続され、前記液体を前記貯蔵部から放出することができる開口部と、
前記流体の前記貯蔵部からの放出量を、受光した光量に反比例して減少させる光学制御部とを備えるチップ。
【請求項２】
請求項１に記載のチップであって、
前記光学制御部は、１つ以上の光ダイオードを含むことを特徴とするチップ。
【請求項３】
請求項１に記載のチップであって、
前記光学制御部は、二相性及び荷電平衡電流を生成することを特徴とするチップ。
【請求項４】
請求項１に記載のチップであって、
前記開口部は、非対称であることを特徴とするチップ。
【請求項５】
請求項１に記載のチップであって、
前記開口部の直径は、約０．０１〜１０μｍの範囲であることを特徴とするチップ。
【請求項６】
請求項１に記載のチップであって、
前記開口部の直径は、約０．０５〜２μｍの範囲であることを特徴とするチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、マイクロ加工された医療デバイスに関するものである。詳しくは、本発明は、マイクロ流体網膜インプラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加齢性黄斑変性症（Age-related Macular Degeneration：AMD）は、６５歳以上の人々における失明の最も一般的な形態の１つである。現在のところは、ＡＭＤ患者の大部分に対しての効果的な治療法は存在しない。ＡＭＤという病気は、光受容体に恒久的な損傷を与えることが多いが、網膜神経節細胞（Retinal Ganglion Cell：RGC）及び２次神経細胞（例えば、双極細胞や水平細胞）の大部分には損傷を与えない。同様に、網膜色素変性症（Retinitis Pigmentosa：RP）などの他の病気は、光受容体の損失に起因して、視力障害及び失明を引き起こす。
【０００３】
人間の視覚システムの能力には、個々の光受容体によって光を変換する機能が伴っており、高解像度の画像キャプチャシステムを実行することができる。世界中のいくつかのグループは、ＡＭＤ患者に対して、網膜細胞、視神経束又は視覚野細胞を微小電極アレイによって刺激した場合の、眼内せん光（すなわち光の知覚）の生成の有無を調べる臨床試験を実施した。この試験により、神経細胞を微小電極アレイで電気的に刺激することによって、盲目の人が単純なパターン（水平又は垂直線など）を実際に認識できることが分かった。また、この試験により、視力は限定的に回復するが、依然として大きな課題が残ることが実証された。大半の市販されている電極のサイズ及び配置の困難性のために、長い距離（いくつかの細胞体の直径）に及ぶ不正確な電場の刺激が、神経細胞の脱分極に使用されている。さらに、そのような方法は、多くの場合、過度の刺激を必要とする。過度の刺激は、有害であり、刺激された領域の炎症及び神経膠症をもたらす。
【０００４】
電気刺激を使用した方法には限界があるため、電気刺激を使用しない、他の方法が必要とされている。そこで、生物活性分子を使用して、生理的刺激をより綿密に模倣する方法が提案されている。この自然的に刺激する方法では、生物活性分子は、非常に低い濃度で神経受容体と結合して、形質導入信号を生成する。このプロセスは、シナプス伝達として知られている。通常は、光受容体は、暗時は生物活性分子を慢性的に分泌する。光受容体が光を感じとると、光受容体は生物活性分子の分泌を減少させる。下流の神経細胞は、この変化に反応してその極性を変化させ、他の神経細胞に送信する電気信号を生成する。視覚刺激に反応して、特定の細胞が活性化して、解釈のために脳に送信される、正確な信号パターンを生成する。
【０００５】
したがって、当該技術分野では、暗時は恒常的に放出し、光に反応して放出を減少させることができ、神経細胞の刺激をより正確にかつ生理学的に適切な方法で制御することができる方法及びデバイスが求められている。外部からの刺激に反応して、１つ又は少数の神経細胞を制御することによって刺激される神経細胞を自然な方法でより綿密に模倣することができ、信号を脳に送信して視覚映像又は他の情報を得ることができる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、より正確にかつ生理学的に適切な方法で神経細胞を制御刺激することが可能である、光学的に制御されるマイクロ流体チップを提供する。本発明に係るチップは、少なくとも１つのユニット又はピクセルから作られており、各ユニット又はピクセルは、暗時は液体を恒常的に放出し、光に反応して前記液体の放出を減少させる。個々のピクセルは独立制御が可能であり、そのことによって、入射光の空間パターンを神経細胞刺激の空間パターンに変換する。各ピクセルは、ハウジングと、前記ハウジング内の開口部（aperture）と、前記開口部に接続され、流体を貯蔵する貯蔵部とを備えている。開口部は、貯蔵部と接続する下端部（bottom）と、流体がチップから放出される出口（exit）を有している。開口部は、前記ピクセルの暗時に、前記流体が前記貯蔵部から持続的に放出されるように設計されている。各ピクセルは、光に反応して、貯蔵部からの液体の放出を減少させる光学制御部を有している。
【０００７】
好ましい実施形態では、前記光学制御部は、１つ以上の光ダイオードである。受光時、光ダイオードは、開口部の下端部（すなわち、開口部における貯蔵部と接続する端部）に設けられた電極と、チップの上面（表面）に設けられた、全ピクセルの共通電極との間で電界を生成する。特に好ましい実施形態では、前記共通電極は、透明電極である。前記電極間に生成された電界は、開口部を通って貯蔵部の方へ流れ、拡散による液体の流れに逆らう電気浸透流を発生させる。その結果、光に反応して、開口部の出口から流れ出る液体の放出は減少する。したがって、本発明は、網膜の光受容体とより一層同様の方法で作動し、暗時は液体を恒常的に放出し、光に反応して液体の放出を減少させることができる。さらに、各ピクセルは独立して作動するので、正常視覚と同様の、入射光の空間パターンに対応する刺激の空間パターンを生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、液体を制御放出するための、光学的に制御されるマイクロ流体チップを提供する。以下、各要素、寸法及び前記チップの製造について詳細に説明する。
【０００９】
（ピクセル）
【００１０】
光学的に制御されるマイクロ流体チップは、１つ以上のユニット又はピクセルからできている。各ピクセルは、ハウジングと、前記ハウジング内の開口部と、前記開口部に接続される、流体を貯蔵する貯蔵部とを備えている。また、各ピクセルは、光に反応して、開口部からの液体の放出を制限する光学制御部を備えている。各ピクセルは、光によって独立して制御され、入射光の空間的パターンを、空間的に制御された、液体の放出の減少に変換する。
【００１１】
図１は、光学的に制御されるマイクロ流体チップ１００を示す。この光学制御マイクロ流体チップ１００は、２つのピクセル１１０及び１２０を備えている。各ピクセルは、ハウジング（１１１及び１２１）と、貯蔵部（１１２及び１２２）と、開口部（１１３及び１２３）とを備えている。貯蔵部１１２，１２２は、例えば神経学的活性化合物１３０を含有する液体を貯蔵しており、前記液体は開口部１１３，１２３から放出することができる。貯蔵部１１２，１２２は、チャンネル１４０によって接続される。液体１３０の放出される割合は、光ダイオード１１４，１２４によって制御される。例えば、ピクセル１１０に光１１５が入射すると、光ダイオード１１４は、共通透明電極１５０と内部電極１１７との間に、開口部１１３を通る電界１１６を生成する。電界１１６は、開口部１１３を通って貯蔵部１１２内に向かう電気浸透流１１８を発生させる。電気浸透流１１８は、開口部１１３から放出される化合物１３０の通常の流れに逆らうため、結果として、開口部１１３から放出される化合物１３０を減少させる。対照的に、この例では、ピクセル１２０は光を受光しないので、放出は通常通り行われる。言い換えれば、光ダイオード１１４が作動しないので、共通透明電極１５０と内部電極１２５との間で電界が生成されず、したがって開口部１２３を通る電気浸透流は発生しない。上述したように、光によって活性化されたピクセル１１０は、暗時のピクセル１２０よりも、神経学的活性化合物１３０の放出量は少ない。
【００１２】
（ハウジング）
【００１３】
ハウジングは、一般に、薄膜状であり、通常は、２つの層から成る。第１の層（膜とも呼ばれる）は、開口部を有している。第２の層は、貯蔵部を有している。ハウジングは、剛性又は可撓性であり得る。剛性のチップは、シリコン、窒化シリコン、又は後記するポリマーから作成され、剛性又は可撓性は、平均分子量、架橋結合の度合い、及び、ストランド間の物理的相互作用（例えば、水素結合、絡み合い）の度合いによって決定される。
【００１４】
ハウジングは、生体適合性を有し、微生物によって分解不能であり、望ましくは可撓性を有する材料から作成される。剛性材料としては、シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。平均分子量、架橋結合の度合いに依存して剛性又は可撓性であり得る材料としては、次のような有機ポリマーを用いることができる。例えば、ポリシロキサン（例えば、ポリ（ジメチルシロキサン））（poly(dimethylsiloxan)：PDMS）、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリル酸塩、ビニール・ポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル）、ポリカーボネート、ポリウレタン、酢酸セルロース、ポリメチル・メタクリレート、エチレン酢酸ビニル、ポリサルフォン、ニトロセルロース及びそれらの混合物、派生物及びコポリマーなど。ハウジングは、透明又は半透明又は不透明であり得る。
【００１５】
電気浸透流（electroosmotic flow：EOF）を発生させるためには、壁部（wall）を荷電する必要である。壁部の荷電は様々な方法で行うことができ、例えば、主要なプレポリマーと共重合したモノマーの荷電、不規則又は規則的な間隔で荷電群を導入するためのプレポリマーの修飾、高エネルギー放射線を使用した酸化による表面の修飾などの方法で行うことができる。さらに、表面を、荷電された物質（タンパク質など）で覆うこともできる。これらの方法は、当該技術分野では周知なので、ここでは説明を省略する。また、表面を荷電するのに、例えばイオンを媒体に添加する方法を使用することができる。
【００１６】
様々な基によって、マイナス又はプラスの荷電を提供することができる。カルボキシル、リン酸塩、フェノール、ホウ酸塩、ケイ酸などは、マイナス荷電を提供することができる。アミン、アミジン、ヒドラジンなどは、プラス荷電を提供することができる。表面の酸化によって、カルボキシル基又はヒドロキシル基が、マイナス電荷を提供する役割を果たすことができる。
【００１７】
一般的に、望ましいポリマーは、ガラス転移温度Ｔｇが低いポリマーである。ガラス転移温度が低くなれば、可撓性が高くなる。ポリ（ジメチルシロキサン）のガラス転移温度は、一般的に、約１４６°Ｋである。ポリマーは、その「柔軟性」を増大又は減少させるために、構造を変化させることによって機能的に改質される。例えば、２つのポリシロキサン鎖をはしご状に結合させて剛性の基を構造体に挿入すると、又は、バルキーな側基を添加すると、剛性は増加する。ハウジングは、流体界面でゼータ電位を示すために、さらに修飾される。他の例では、ポリ（ジメチルシロキサン）は、プラズマ放射によって機能的に改質される。プラズマ放射は、存在しているメチル基を酸化し、その場所にヒドロキシル基を残したままで炭素原子を遊離させる。この改質により、ヒドロキシル官能基と結合したポリマー材料上に、ガラスのような表面を効率的に作成することができる。
【００１８】
（貯蔵部）
【００１９】
貯蔵部は液体を貯蔵しており、開口部と接続している。貯蔵部に貯えられている液体は、カーテル又はフィーダーチューブによって外部の貯蔵部から補充される。貯蔵部は、製造方法、形成のし易さ、所望する容積、及びユニットのサイズに応じて、チューブ状、球形、半球形、立方体又はそれらの組み合わせなどの様々な形状をとることができる。貯蔵部の容積は、少なくとも約１ｐＬ、より一般的には約５〜５００ｐＬ、通常は約１００ｐＬである。チップは、単一の貯蔵部、又は異なる流体を貯蔵する複数の貯蔵部を有している。チップに複数の貯蔵部が存在する場合、貯蔵物（液体）は、開口部を通って放出される前に、中央の混合貯蔵部に入る。
【００２０】
貯蔵部に貯えられる液体は、例えば神経調節物質などの生物活性物質又は生体物質を含み得る。前記神経調節物質としては、例えば、神経伝達物質、ホルモン、イオン、メッセンジャー分子、核酸、核酸ベクター、薬物などがある。貯蔵部は、生物活性物質の任意の組み合わせ及び緩衝液を貯蔵することができる。貯蔵部に貯えられる生物活性物質としては、次のものがある。例えば、神経調節物質（例えば、神経伝達物質、ホルモン、イオン、メッセンジャー分子、リポソーム）の任意の組み合わせがある。神経調節物質としては、例えば、アミノ酸（例えば、グルタミン酸、アスパラギン酸、グリシン）；Ｎ−メチル−Ｄ−アスパラギン酸（ＮＭＤＡ）、α−アミノ−３−ヒドロキシ−５−メチル−４−イソキサロンプロピオン酸（ＡＭＰＡ）、キスカル酸、カイニン酸、及びそれらの類似物；グルアミン及びグリシン作動薬；コリン作動薬（例えば、アセチルコリン、スベリイルジコリン（suberyldicholine）、それらの類似物）；カテコールアミン又はアドレナリン作動薬（例えば、ドーパミン、Ｌ−ドーパミン、ノルエピネフリン、エピネフリン）；ヒスタミン・セロトニン及びセロトニン作動薬；γ−アミノ酪酸及びＧＡＢＡ作動薬；タウリン、オクトパミン、ヌクレオチド（例えば、アデノシン三リン酸、アデノシン二リン酸、グアノシン三リン酸、グアノシン二リン酸）、環状ヌクレオチド、メッセンジャー物質（ペプチドホルモン：例えば、エンケファリン、ダイノルフィン、エンドルフィン、ＡＣＴＨ、血管活性腸管ペプチド（Vasoactive Intestinal Peptide：VIP））；ステロイドホルモン及び活性イオン（Ｃａ＋２、Ｚｎ＋２、Ｋ＋）など。
【００２１】
重要なことには、神経調節物質は、神経細胞に存在する受容体に影響を及ぼす全ての物質を含む。神経調節物質は、受容体を修飾する物質も含む。前記修飾される受容体としては、例えば、グルタミン酸受容体、ＮＭＤＡ受容体、ＡＭＰＡ受容体、グリシン受容体、ドーパミン受容体、及びアセチルコリン受容体などがある（ただし、これらに限定されるものではない）。生物活性物質は、緩衝液と組み合わせることができる。前記緩衝液としては、例えば、リン酸緩衝生理食塩水、ＨＥＰＥＳ緩衝生理食塩水、ＭＯＰＳ−緩衝生理食塩水、ダルベッコ変法イーグル培地、又は重炭酸塩緩衝生理食塩水などがある。影響を受ける神経細胞としては、単極細胞、双極細胞、ガングリオン、錐体細胞、グリア細胞、星状細胞、運動細胞、プルキンエ細胞、カハール（Cajal）水平細胞などがある。
【００２２】
生体物質には、チャネル形成分子（溶血素、グラミシジン、アラメチシンなど）、糖、色素、細胞エネルギー供給源などが含まれる。生体物質は、ミセル、リポソーム、イオン・チャネル及び／又は受容体を含む生体膜調合液などとして存在する。前記膜を有する生体物質は、細胞膜と融合し得る。
【００２３】
（開口部）
【００２４】
光学的に制御されるマイクロ流体チップは、暗時に、貯蔵部に貯えられている液体の恒常的な放出を可能にする開口部（aperture）を有している。開口部は、チップ表面と同一平面の出口を有している。又は、凹部（well）の底部と同一平面となるように、埋め込まれる。生物活性物質の流れを制御するために、開口部の近傍に電極が配置される。ある実施形態では、開口部の内部又は近傍に記録電極が配置され、神経細胞の電気的記録と化学的刺激とを同時に行うことができる。
【００２５】
図２は、ピクセル２２０の開口部１１３の出口２１０からの距離と、生体物質２３０の濃度Ｃとの関係を示す。定常状態では、開口部１１３の出口２１０（半径ｒ０）からの距離ｒにおける生体物質の濃度Ｃは、Ｃ＝Ｃ1・ｒ０／ｒである。ただし、Ｃ1は、出口２１０における生体物質２３０の濃度である。細胞刺激に必要な生体物質の濃度がＣｌ＝１ｍＭだと仮定すれば、また、開口部から１０μｍ離れた位置における濃度を毒性量Ｃ０=１０μＭ以下にすべきだと仮定すれば、開口部の半径はｒ０＝０．１μｍにすべきである。貯蔵部１１２の内部における生体物質の濃度は、Ｃ２＝Ｃｌ（１＋Ｌ／ｒ０）である。ただし、Ｌは、開口部の深さ、又は開口部を含む膜の厚さである。Ｌ＝１μｍの場合は、Ｃ２＝１１ｍＭとなる。拡散係数Ｄに関連する時定数τは、出口２１０からの距離によって決定され、τ=ｒ２／Ｄである。例えば、低分子タンパク質（グルタミン酸塩）の場合は、Ｄ＝１０−６ｃｍ２／ｓである。したがって、開口部から１μｍ以内の濃度は、τ=１０ｍｓの期間で変化できる。
【００２６】
このことは、細胞が開口部から１μｍ以内の所に位置すれば、細胞が約１００Ｈｚの周波数の放出速度の変化に追従することができることを意味する。しかし、細胞が開口部から１０μｍ離れた場所に位置すれば、拡散時間は１ｓとなり（周波数１Ｈｚに相当する）、正常視力よりもかなり遅くなる。細胞と開口部との間の刺激速度の臨界依存性のために、細胞と開口部との近接近を確実にするための特別な技術を必要とする。例えば、神経突起の成長をチップの開口部へ導くマイクロパターンを、生存神経細胞を含んでいる神経部位に近接するチップの外面に形成する。
【００２７】
出口２１０での分子の拡散流動速度は、ｖ＝Ｄ・ｇｒａｄ（Ｃ）／Ｃ＝Ｄ／ｒ０＝ｌｍｍ／ｓである。この速度での電気浸透流は、１μｍの深さの開口部に、電位Ｕ＝０．７Ｖを印加することによって行うことができる。各開口部の電力Ｐ＝Ｕ２／Ｒ＝０．１μＷに対応する、生理的溶液中における開口部の電気インピーダンスは約５Ｍオームである。ピクセルサイズが２０μｍの場合は、３ｍｍのチップ上に設置できるピクセルの数は８，０００個となり、総電力は１．８ｍＷとなる。この消費電力は、チップ表面における０．２６℃の温度上昇に相当するが、許容範囲である１℃をはるかに下回る。不可逆的な電気化学反応を防止するために、電流は二相性及び平衡荷電電流にすべきである。逆極性の電気パルスを適用すると反対方向の電気浸透流が生成され、平均して、電気浸透流の影響が全て相殺されてしまう。このことを避けるために、本発明の開口部は非対称に形成される。本発明の２つの非対称な開口部を、図３Ａ及び図３Ｂに示す。図３Ａでは、ハウジング３０２を備えるピクセル３００の開口部３０４は、出口３０６の方が貯蔵部３０８と接続する部分よりも大きく形成されている。図３Ｂでは、ハウジング３１２を備えるピクセル３１０の開口部３１４は、出口３１６は広く、貯蔵部３１８への入口に向かうにつれて狭くなり、貯蔵部３１８への入口で再度広がるように形成されている。図３Ｂでは、特に、貯蔵部に向かう方向に対しての低い流体力学インピーダンスを有するので、二相性パルスが印加されたときは、貯蔵部に向かう方向の速度は、逆の方向の速度よりも速くなる。
【００２８】
（光学制御）
【００２９】
光学制御は、光に反応して、開口部の出口を通り貯蔵部から放出される流体の放出量を減少させる。好ましい実施形態では、光学制御は、１つ以上の光ダイオードである。受光時は、光ダイオードは電流を通電し、電極間で電界を生成し、開口部の出口から開口部の底部へ向かう電気浸透流を生成する。
【００３０】
電極及び接続線は、例えば金属又は金属酸化物（例えば、プラチナ、パラジウム、イリジウム、酸化イリジウム、窒化チタン、銀、塩化銀、クロム、スズ、インジウム、インジウムスズ酸化物、酸化亜鉛、金、又はアルミニウム）などの任意の導電性材料から作成される。チップは、単一の電極対、又は複数の電極或いは電極対を含み得る。
【００３１】
特に、材料が透明であり、光ダイオードを照射し電流を生成するための光（例えば眼球からの光）を透過できる場合は、電気浸透流用の電源としての光ダイオードは任意の都合のよい部位に配置することができる。光ダイオードは、開口部の壁部の両側に、又は他の部位に形成される。
【００３２】
（寸法）
【００３３】
個々のピクセルの表面領域は、一般的には約２〜５０μｍ２の範囲、より一般的には約５〜２５μｍ２の範囲である。なお、特定の環境では、表面領域は、それよりも大きく又は小さくすることができる。網膜に使用する場合は、表面領域は、一般的には１５μｍ２以下であり、より一般的には１０μｍ２以下であり、一般的には少なくとも約２μｍ２である。複数のピクセルを有するチップの表面領域は、一般的には約１０〜５００μｍ２の範囲、より一般的には約２００μｍ２以下である。複数の開口部の間隔は、一般的には少なくとも約２μｍ、より一般的には少なくとも約５μｍ、一般的には約５０μｍ以下、より一般的には約２５μｍ以下である。表面領域を大きくするならば、チップの形状は、所望する相互作用を提供すべく及びチップから放出される物質を局在させるべく形成することが望ましい。チップは、一般的には、円形、楕円形、長方形、チューブ状又は他の形状を有しており、エッジは丸みを帯びている。開口部の直径は、一般的には０．０１〜１０μｍの範囲であり、より一般的には０．０５〜２μｍの範囲である。
【００３４】
チップを形成する層の厚さは、一般的には約１μｍ〜２ｍｍの範囲であり、通常は約１０μｍ〜０．２ｍｍの範囲である。接着層を用いる場合は、チップを形成する層の厚さは、前記範囲の低い部分となる。層の厚さは、物理的安定性、チップを埋め込んだ際（特に、網膜上又は網膜下の領域に埋め込んだ際）のチップの取り扱い易さ、及び、内容物（液体）が消費された際又はデバイスが不要になった際のチップの回収し易さを提供する。
【００３５】
インプラントの形状は、埋め込まれる領域に適合するように形成される。例えば、網膜に適用する場合は、チップの大きさは、網膜領域、網膜上又は網膜下において網膜と無理なく適合するために十分に小さい必要がある。しかし一方、チップの厚さが約２０〜５００μｍの範囲の、より一般的には約５０〜３００μｍの範囲の、より大きな及びより小さなデバイスも作成可能である。
【００３６】
（製造）
【００３７】
本発明に係るチップは、マイクロ加工によって容易に作成される。本チップは、標準的なシリコン処理技術によって容易に作成される。低圧化学気相堆積を使用して、方位シリコン水（orientation silicon water）の表面上に窒化シリコンを成長させる。感光性ポリマーに構造を規定するためのリソグラフィーと、その後の窒化シリコン上の構造体にパターンを形成するためのプラズマエッチングとの組み合わせが行われ、ウエハの一方の面に開口部が形成され、他方の面にはエッチャントマスク層（etchant masking layer）が形成される。水酸化テトラメチルアンモニウム（tetramethylammonium hydroxide：TMAH）などの異方性エッチャントを使用して、影響を受けなかった窒化シリコンを残したまま、結晶面に沿ってシリコンを除去する。その結果、開口部の真下の開口（接続通路）を介して、窒化シリコン膜を露出させ、処理は終了する。
【００３８】
通路（コンジット）又は開口は、生体物質の貯蔵部として機能するマイクロ流体チャンネルと接続する。マイクロ流体チャンネルは、標準的なＰＤＭＳスタンプから作成され、水に対して密閉されている。そのようなマイクロ流体チャンネルは、適切なシールによって、水に対して容易にシールされる。チャンネルを有するＰＤＭＳスタンプは、酸洗浄（例えばＨＣｌ）及びプラズマ処理後に、窒化シリコン表面に接着され、非可逆的接着を形成する。形成されたチャンネルは、廃棄物処理及び生体物質送達のための、多目的の緩衝液貯蔵部としての機能を果たすことができる。開口部は、単細胞だけを確実に刺激するために、神経細胞の長さ寸法よりも小さく形成される。
【００３９】
マイクロ加工又はナノ加工の方法は、米国特許第5,776,748号、第5,900,160号、第6,060,121号及び第6,180,239号、又は次の文献に開示されている。「Patterning of a Polysiloxane Precursor to Silicate Glasses by Microcontact Printing（Marzolin, et al., Thin Solid Films, 1998, 315, 9-12）」、「Microfabrication, Microstructures and Microsystems（Qin, et al., Microsystem Technology in Chemistry and Life Sciences, vol. 194, Manz, A and Becker, H eds., Springer-Velag, Berlin, 1998, 1-20）」、「Unconventional Methods for Fabricating and Patterning Nanostructures（Xia, et al., Chem Rev 99: 1823-48, 1999）」。上記の特許はすべて、この参照により本発明に含まれるものとする。電極又は他の要素は、例えばスパッタリング及び制御蒸着方法、その後の化学エッチングなどの、当該技術分野では周知の技術によって作成される。
【００４０】
（チップの埋め込み方法）
【００４１】
本発明に係るチップは、眼球内部における、網膜の近傍、網膜下又は網膜上に挿入することができる。前記領域を麻酔した後、強膜切除によって挿入された網膜上インプラントを共に、標準的な３端子扁平部硝子体茎切除術（3-port pars plana vitrectomy）を用いることができる。網膜下へ埋め込むためには、黄斑領域に網膜下ブレブ（subretinal bleb）を形成する。そして、網膜切開手術を行い、前記インプラントを網膜下腔に挿入する。他の部位で神経構造に関連するインプラントを挿入する際は、同様の方法を用いることができる。
【００４２】
上記したすべての文献は、ここでの開示によって本発明に含まれるものとする。以上、本発明の実施例を示したが、特許請求の範囲で規定された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その形態や細部に種々の変更がなされても良いことは明らかである。したがって、本発明の細部の実施にあたっては、当業者は、開示された実施例に様々な改良を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る光学的に制御されるチップを示す図である。
【図２】本発明における、開口部の出口からの距離と、生体物質の濃度との関係を示す図である。
【図３】本発明における、非対称に構成された開口部の例を示す図である。
【図１】
2008504066.tif 000003
【図２】
2008504066.tif 000004
【図３】
2008504066.tif 000005
【国際調査報告】
2008504066.tif 000006
2008504066.tif 000007