(57)【要約】  神経刺激器及びその製造方法であって、該神経刺激器は、ガラス下地（１）を含み、下地（１）には、下地（１）の一面に刺激部（３）を形成した金属柱（２）が設けられており、金属柱（２）の密度は、１５Ｐｉｎ／ｍｍ２よりも大きい。本神経刺激器における刺激部は、密度が高く、刺激効果が良好であり、その加工方法としては、金属基板を用いて高密度の金属柱アレイをカットしてからガラスを充填し、最後に両面薄化して作り上げられる。本製造方法は、セラミック等の他の下地を用いて高密度の神経刺激電極を製造することが困難である従来の欠陥を克服した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経刺激器であって、下地を含み、前記下地上には、下地の一面に刺激部を形成した金属柱が幾つか設けられており、前記下地は、ガラス材質製であり、前記ガラス下地上には、金属材料製のパッド構造が更に設けられている
ことを特徴とする神経刺激器。
【請求項２】
前記金属柱の密度は、１５Ｐｉｎ／ｍｍ２よりも大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の神経刺激器。
【請求項３】
前記刺激部の高さは、１μｍ〜１００μｍである
ことを特徴とする請求項１に記載の神経刺激器。
【請求項４】
前記刺激部は、錐柱状をなす
ことを特徴とする請求項１に記載の神経刺激器。
【請求項５】
前記パッド構造は、前記刺激部と反対する面の下地上に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の神経刺激器。
【請求項６】
前記下地に処理チップが接続されており、前記処理チップと前記下地とは、フリップチップ溶接で互いに接続される
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の神経刺激器。
【請求項７】
神経刺激器の製造方法であって、
金属基板を用意し、金属基板上で金属柱を幾つかカットするステップＳ１と、
金属基板上でカットされた幾つかの金属柱にガラスを充填し、カットされた金属柱の全てがガラスで被覆されるようにするステップＳ２と、
ガラスが充填された金属基板の両面薄化を行って、金属基板のカット面のガラス被覆層を、金属柱が露出するまで薄化し、金属基板のもう一面の金属基板を、ガラスの下地面が完全に露出するまで薄化して除去するステップＳ３と、
何れか一面に対して加工を行い、ガラス下地における金属柱によってガラス平面に刺激部が形成されるようにし、全体として、ガラス下地を備えた刺激電極を形成するステップＳ４と、を含む
ことを特徴とする神経刺激器の製造方法。
【請求項８】
前記ステップＳ１におけるカット方式は、レーザーカット又は機械的カットである
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項９】
前記ステップＳ１でカットされた金属柱は、アレイ配列をなす
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項１０】
前記ステップＳ１において、接線用のパッド構造が更にカットされている
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項１１】
前記ステップＳ１における金属基板は、チタン、プラチナ、イリジウム、タンタル、金、又はその合金等の生体適合性を備えた金属材料製である
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項１２】
充填ガラスの熱膨張係数と前記金属基板の熱膨張係数とは、マッチングしている
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項１３】
前記金属基板の厚さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり、カットされた金属柱の深さは、２００μｍ〜１０００μｍであり、カットされた金属柱の直径又は辺の長さは、５０μｍ〜１５０μｍである
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項１４】
前記ステップＳ２において、金属柱にガラスを充填する具体的な方法としては、
Ａ、ガラス下地を選択して、その材質が軟化するまで加熱し、
Ｂ、幾つかの金属柱がカットされた金属基板の金属柱の一面を押し付けて軟化後のガラス下地に嵌め込ませ、金属柱が完全にガラス下地で包まれるようにし、
Ｃ、冷却成型する
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項１５】
前記ステップＳ２において、金属柱にガラスを充填する具体的な方法としては、
Ａ、ガラスを溶融状態の融液状になるまで加熱し、
Ｂ、溶融ガラスを金属基板の金属柱の一面に流し込み、金属柱の全てが液体ガラスで被覆されるようにし、
Ｃ、冷却成型する
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【請求項１６】
前記ステップＳ２において、金属柱にガラスを充填する具体的な方法としては、
Ａ、金属基板の金属柱がカットされた面にガラス粉を充填し、
Ｂ、金属基板及びその上のガラス粉を加熱し、ガラス粉を溶融状にして金属基板上に溶融ガラス層を形成し、
Ｃ、冷却成型する
ことを特徴とする請求項７に記載の神経刺激器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器分野に関し、具体的に、神経刺激器及びその製造方法である。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電極刺激器は、神経疾患の治療の重要な器具として、人々からますます広く注目を集め、今は、重要な研究方向になっている。従来の網膜マイクロ電極刺激器では、刺激電極として、一般的にフレキシブルＭＥＭＳ技術が採用されており、刺激電極と、接続導線と、セラミック下地とのフリップチップ溶接用のパッドとが一体成型される。しかし、フレキシブルマイクロ電極の接線は、刺激電極から眼球外部まで１本ずつ接線されることが一般的であり、刺激電極の数が多すぎると、接線の数も増え、大量の接線により、引出配線の直径が増大し、術後の創傷が大きくなってしまう。
【０００３】
他の一部の刺激電極として、剛性材料製のものがあり、その刺激電極は、下地に孔を開けてから、刺激用マイクロニードルを孔に埋め込む様態とされており、このような剛性材料製の刺激電極では、一般的に、密度が５Ｐｉｎ／ｍｍ２超の刺激電極アレイを加工することが難しい。
【０００４】
医学治療では、刺激電極の密度が高いほど、より小さな下地上でより良好な刺激効果が得られるが、高密度の刺激電極アレイを如何にして製作するかは、以前から業界の難題になっている。
【発明の概要】
【０００５】
上述した刺激電極の密度が小さすぎて、刺激効果が良くないといった欠陥を解決するために、本発明は、新規な神経刺激器及びその製造方法を提供しており、本発明における神経刺激器は、下地上に高密度の金属刺激アレイを製作できるとともに、下地にチップを接続することで、眼球外部への大量な接線を必要としたことによる手術創傷の増大の問題を回避できる。その具体的な技術案は、以下の通りである。
【０００６】
先ず、本発明は、神経刺激器であって、下地を含み、前記下地上には、下地の一面に刺激部を形成した金属柱が幾つか設けられており、前記下地は、ガラス材質製であり、前記ガラス下地上には、金属材料製のパッド構造が更に設けられている神経刺激器を保護請求している。本発明において、下地は、新規なガラス材質製であり、刺激電極も、金属材料製であり、本神経刺激器の材料は、従来の刺激電極とは大きく異なっており、加工し易い。
【０００７】
好ましくは、前記金属柱の密度は、１５Ｐｉｎ／ｍｍ２よりも大きい。その密度が大きいほど、刺激効果が良好になるが、金属柱の具体的な密度は、実際のニーズに応じて調整可能であり、金属をカットする方式で加工されるため、その密度の調整可能範囲が非常に広い。
【０００８】
好ましくは、前記刺激部の高さは、１μｍ〜１００μｍである。
【０００９】
好ましくは、前記刺激部は、錐柱状をなす。
【００１０】
好ましくは、前記パッド構造は、前記刺激部と反対する面の下地上に設けられている。パッド構造は、一般的に複数とされるが、実際の接線ニーズに応じて具体的に設定可能である。
【００１１】
好ましくは、前記下地に処理チップが更に接続されており、前記処理チップと前記下地とは、フリップチップ溶接で互いに接続される。該処理チップが刺激電極アレイと直接に連通できるため、眼球外部への接線の際、刺激電極のそれぞれから接続線を引き出す必要がなく、眼球内部のチップと眼球外部の処理チップとを接続すればよい。
【００１２】
本発明は、該高密度の神経刺激器の製造方法を保護請求しており、詳しくは、以下の通りである。
【００１３】
神経刺激器の製造方法であって、
金属基板を用意し、金属基板上で金属柱を幾つかカットするステップＳ１と、
金属基板上でカットされた幾つかの金属柱にガラスを充填し、カットされた金属柱の全てがガラスで被覆されるようにするステップＳ２と、
ガラスを溶融して流し込んだ金属基板の両面薄化を行って、金属基板のカット面のガラス被覆層を、金属柱が露出するまで薄化し、金属基板のもう一面の金属基板を、流れ込んだガラスの下地面が完全に露出するまで薄化して除去するステップＳ３と、
何れか一面に対して加工を行い、ガラス下地における金属柱によってガラス平面に刺激部が形成されるようにし、全体として、ガラス下地を備えた刺激電極を形成するステップＳ４と、を含む
こと特徴とする神経刺激器の製造方法。
【００１４】
好ましくは、前記ステップＳ１におけるカット方式は、レーザーカット又は機械的カットである。
【００１５】
好ましくは、前記ステップＳ１でカットされた金属柱は、アレイ配列をなす。そのアレイ形状は、具体的な刺激ニーズに応じて変更可能である。
【００１６】
好ましくは、前記ステップＳ１において、接線用のパッド構造が更にカットされている。
【００１７】
好ましくは、前記ステップＳ１における金属基板は、チタン、プラチナ、イリジウム、タンタル、金、又はその合金等の生体適合性を備えた金属材料製である。
【００１８】
好ましくは、前記充填ガラスの熱膨張係数と前記金属基板の熱膨張係数とは、マッチングしている。
【００１９】
好ましくは、前記金属基板の厚さは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍであり、カットされた金属柱の深さは、２００μｍ〜１０００μｍであり、カットされた金属柱の直径又は辺の長さは、５０μｍ〜１５０μｍである。
【００２０】
好ましくは、前記ステップＳ２において、金属柱をガラスに嵌め込む具体的な方法としては、
Ａ、ガラス下地を選択して、その材質が軟化するまで加熱し、
Ｂ、幾つかの金属柱がカットされた金属基板の金属柱の一面を押し付けて軟化後のガラス下地に嵌め込ませ、金属柱が完全にガラス下地で包まれるようにし、
Ｃ、冷却成型する。
【００２１】
好ましくは、前記ステップＳ２において、金属柱をガラスに嵌め込む具体的な方法としては、
Ａ、ガラスを溶融状態の融液状になるまで加熱し、
Ｂ、融液状のガラスを金属基板の金属柱の一面に流し込み、金属柱の全てが液体ガラスで被覆されるようにし、
Ｃ、冷却成型する。
【００２２】
好ましくは、前記ステップＳ２において、金属柱にガラスを充填する具体的な方法としては、
Ａ、金属基板の金属柱がカットされた面にガラス粉を充填し、
Ｂ、金属基板及びその上のガラス粉を加熱し、ガラス粉を溶融状にして金属基板上に溶融ガラス層を形成し、
Ｃ、冷却成型する。
【００２３】
本発明の有益な効果は、以下の通りである。
本発明における神経刺激器は、ガラス下地及び金属刺激マイクロ電極を採用しており、マイクロ電極は、密度が高く、治療効果が良好である一方で、本発明における神経刺激電極は、金属基板を用いてガラス層のカット及び充填を行ってから、薄化して金属層を除去し、刺激電極を形成する方法を利用しており、超高密度の刺激電極アレイを製造することができる。本製造方法は、製造プロセスが斬新で、製造方式が独特であり、セラミック等の他の下地を用いて高密度の神経刺激電極を製造することが困難である従来の欠陥を克服した。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における神経刺激器の側面図である。
【図２】本発明における神経刺激器の平面図である。
【図３】本発明における神経刺激器の製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明における神経刺激器の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に対する理解を容易にするために、以下、図面を参照して、その原理を更に説明する。
【００２６】
本発明は、先ず、神経刺激器を開示している。該神経刺激器は、ガラス材質製の下地を含み、下地上に金属柱が幾つか設けられており、該金属柱の一面には、人体組織を刺激するための刺激部が形成されている。
【００２７】
ガラス下地上には、金属材料製のパッド構造が更に設けられており、該パッド構造は、一般的に、チップと接続して刺激電極の制御を実現するためのものである。使用の際、パッド構造が外部と信号接続する必要があるため、パッド構造は、刺激部と反対する面の下地上に設けられることが一般的である。こうすれば、接線又はパッケージングの際に刺激部への干渉を回避できるとともに、信号接続箇所が長期間に亘って体液と接触するのを回避し、その信頼性を向上させることもできる。
【００２８】
一般的に、セラミック下地で製作された神経刺激器は、そのマイクロ電極の密度が５Ｐｉｎ／ｍｍ２を超えることが困難であり、本発明において、刺激効果をより良好にするために、カットされた金属柱の密度は、１５Ｐｉｎ／ｍｍ２よりも大きい。
【００２９】
ガラス下地上から突出した金属柱により形成される刺激部は、一般的にアレイ分布をなし、その形状が実際のニーズに応じて変更可能であり、刺激部の高さが１〜１００μｍであり、刺激部は、錐柱状をなす。
【００３０】
本発明のもう一つの局面として、神経刺激器の製造方法を更に保護請求しており、該製造方法によれば、上述した高密度刺激電極を有する神経刺激器を製造することができ、詳しくは、以下の通りである。
【００３１】
神経刺激器の製造方法は、以下のステップを含む。
【００３２】
ステップＳ１：金属基板を用意し、金属基板上で金属柱を幾つかカットする。
そのカット方式としては、レーザーを用いてカットしてもよいし、機械を用いてカットしてもよく、カットされた金属柱は、アレイ配列をなし、一般的に、金属柱のカットと同時にパッド構造もカットされる。
【００３３】
ステップＳ２：カットされた金属柱へのガラス充填を行って、ガラスを金属柱上に充填し、カットされた金属柱の全てがガラスで被覆されるようにする。
【００３４】
ステップＳ３：充填されたガラス層の冷却成型後、ガラスが充填された金属基板の両面薄化を行って、金属基板のカット面のガラス被覆層を、金属柱が露出するまで薄化し、金属基板のもう一面の金属基板を、流れ込んだガラスの下地面が完全に露出するまで薄化して除去する。こうすれば、金属層が完全に除去され、ガラス下地を備え、且つその上に複数の刺激電極が一体成型された神経刺激器を残すことができる。
【００３５】
ステップＳ４：上述したステップが完了した後、何れか一面を更に加工して、カットという方法で、その一面の金属柱の周囲のガラス下地を除去し、ガラス下地における金属柱をガラス平面から突出させて刺激部を形成し、全体として、ガラス下地を備えた刺激電極を形成する。
【００３６】
上記ステップＳ２において、ガラスを溶融して流し込む具体的な方法としては、以下の３つの実施例の何れかであってもよい。
【００３７】
実施例一
ステップ１：ガラス下地を選択して、その材質が軟化するまで加熱する。
ステップ２：幾つかの金属柱がカットされた金属基板の金属柱の一面を押し付けて軟化後のガラス下地に嵌め込ませ、金属柱が完全にガラス下地で包まれるようにする。
ステップ３：冷却成型する。
【００３８】
実施例二
ステップ１：ガラスを溶融状態の融液状になるまで加熱する。
ステップ２：溶融ガラスを金属基板の金属柱の一面に流し込み、金属柱の全てが液体ガラスで被覆されるようにする。
ステップ３：冷却成型する。
【００３９】
実施例三
ステップ１：金属基板の金属柱がカットされた面にガラス粉を充填する。
ステップ２：金属基板及びその上のガラス粉を加熱し、ガラス粉を溶融状にして金属基板上に堆積させて溶融ガラス層を形成する。
ステップ３：冷却成型する。
【００４０】
上述したステップの後、一般的に、ガラスを更に加熱して押し付け、ガラスと金属柱との隙間を小さくする必要がある。
【００４１】
該神経刺激器を体内に埋め込む必要があるため、その使用される材料の生体適合性への要求が高い。従って、金属柱及びパッド構造が加工される金属基板は、一般的に、チタン、プラチナ、イリジウム、タンタル、金、又はその合金等の生体適合性を備えた金属材料製である。
【００４２】
該金属基板の厚さは、一般的に０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである。こうすれば、カットされた金属柱の長さを保証できるとともに、後続の両面薄化中でも、金属層が厚すぎることに起因した加工効率の低下が生じない。一方で、ガラス下地の厚さ及び刺激部の刺激の長さを保証するために、カットされた金属柱の深さは、一般的に２００μｍ〜１０００μｍであり、カットされた金属柱の直径又は辺の長さは、５０μｍ〜１５０μｍであるが、その具体的な数値は、実際のニーズに応じて変更可能である。
【００４３】
後続の操作では、該神経刺激器に対して信号接続又はチップの接続を行う必要があるため、下地を加熱する必要がある。加熱によりガラス下地と金属柱との間に隙間を形成することを回避するために、該溶融して流れ込むガラスの熱膨張係数は、金属基板の熱膨張係数とマッチングする必要がある。
【００４４】
上記の実施例は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明を制限するものではなく、本発明の精神及び原則内で行われた如何なる修正、同等的置換、改良等も、全て本発明の保護範囲内に含まれることが留意されたい。
【符号の説明】
【００４５】
１  ガラス下地
２  金属柱
３  刺激部
４  パッド構造
５  処理チップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2021514214.tif 000009
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