(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
末端部、基端部および複数の電極を含み、
平面成形円柱形フィルムの該末端部から、該平面成形円柱形フィルムによって画定される内腔の中へと延びるリボンケーブル；
第一のポリマー層；
少なくとも部分的に該第一のポリマー層の上に配置された第一のケイ素系バリヤ層；
少なくとも部分的に該第一のケイ素系バリヤ層の上に配置された第一の金属層；
少なくとも部分的に該第一の金属層および該第一のケイ素系バリヤ層の上に配置され、第一の複数のスルーホールを画定する第二のケイ素系バリヤ層；
少なくとも部分的に該第二のケイ素系バリヤ層の上に配置され、第二の複数のスルーホールを画定する第二のポリマー層であって、該第一の複数のスルーホールが、該第二の複数のスルーホールと実質的に整合して、複数の電極それぞれを画定する、第二のポリマー層；および
該第一の金属層の上に配置された第二の金属層
をさらに含む、平面成形円柱形フィルム
を含む、神経学的リード。
【請求項２】
第一の金属層が複数の電極および複数のトレースを形成する、請求項1記載のリード。
【請求項３】
第一の金属層が、リボンケーブル上に配置された複数のコンタクトパッドを形成し、該複数のコンタクトパッドそれぞれが、該第一の金属層中に形成されたトレースにより、複数の電極の少なくとも一つと電気的に結合している、請求項1記載のリード。
【請求項４】
第二の金属層が金を含み、第一の金属層が白金、酸化イリジウムおよびチタンの少なくとも一つを含む、請求項1記載のリード。
【請求項５】
第一および第二のケイ素系バリヤ層が、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコン、二酸化チタンおよび酸化チタン（III）の少なくとも一つを含む、請求項1記載のリード。
【請求項６】
第一および第二のケイ素系バリヤ層の厚さが約100nm〜約2μmである、請求項1記載のリード。
【請求項７】
平面成形円柱形フィルムの円柱形が、平面成形円柱形フィルムの第一の側を該平面成形円柱形フィルムの第二の側に結合するワイヤによって少なくとも部分的に維持される、請求項1記載のリード。
【請求項８】
第一のケイ素系バリヤ層を、少なくとも部分的に第一のポリマー層の上に付着させ、
第一の金属層を、少なくとも部分的に該第一のケイ素系バリヤ層の上に付着させ、
第二のケイ素系バリヤ層を、少なくとも部分的に該第一の金属層および該第一のケイ素系バリヤ層の上に付着させ、
第二のポリマー層を、少なくとも部分的に該第二のケイ素系バリヤ層の上に付着させ、
第二の金属層を該第一の金属層の上に付着させる
ことにより、複数の電極と、平面フィルムの末端部から延びるリボンケーブルとを含む平面フィルムを形成する工程；
該平面フィルムを加熱する工程；
加熱された平面フィルムを、内腔を画定する円柱へと成形する工程；および
該リボンケーブルを、該円柱によって画定された該内腔の中へと延ばす工程
を含む、神経学的リードを形成する方法。
【請求項９】
第一の金属層中に複数の電極を形成する工程；
該第一の金属層中のリボンケーブル上に複数のコンタクトパッドを形成する工程；および
該複数のコンタクトパッドそれぞれを該複数の電極の少なくとも一つに電気的に結合する複数のトレースを形成する工程
をさらに含む、請求項8記載の方法。
【請求項１０】
第二の金属層を複数のコンタクトパッド上に付着させる工程をさらに含む、請求項9記載の方法。
【請求項１１】
第二のケイ素系バリヤ層および第二のポリマー層の中に複数のスルーホールをエッチングすることによって複数の電極それぞれを画定する工程
をさらに含む、請求項8記載の方法。
【請求項１２】
第一および第二のケイ素系バリヤ層が、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコン、二酸化チタンおよび酸化チタン（III）の少なくとも一つを含む、請求項8記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
開示の背景
深部脳刺激療法（DBS）は、ヒトの脳および身体を刺激する電気刺激システムを伴う神経刺激療法である。DBSは、数多くの神経学的疾患を治療するために使用することができる。一般に、DBSは、脳の標的区域を電気的に刺激することを含む。
【発明の概要】
【０００２】
開示の概要
本開示の一つの局面によると、神経学的リードは、内腔を画定する平面成形円柱形フィルムを含む。平面成形円柱形フィルムは末端部、基端部および複数の電極を含む。平面成形円柱形フィルムはまた、平面成形円柱形フィルムの末端部から内腔の中へと延びるリボンケーブルを含むことができる。フィルムは、第一のポリマー層、少なくとも部分的に第一のポリマー層の上に配置された第一のケイ素系バリヤ層、および少なくとも部分的に第一のケイ素系バリヤ層の上に配置された第一の金属層を含むことができる複数の層を含むことができる。他の層は、少なくとも部分的に第一の金属層または第一のケイ素系バリヤ層の上に配置された第二のケイ素系バリヤ層を含むことができる。第二のケイ素系バリヤ層は第一の複数のスルーホールを画定することができる。もう一つの層は、少なくとも部分的に第二のケイ素系バリヤ層の上に配置されている第二のポリマー層であることができる。第二のポリマー層は第二の複数のスルーホールを画定することができる。第一の複数のスルーホールが第二の複数のスルーホールと実質的に整合して、複数の電極それぞれを画定する。フィルムはまた、第一の金属層の上に配置された第二の金属層を含むことができる。
【０００３】
いくつかの実施形態において、第一の金属層は複数の電極および複数のトレースを形成することができる。第一の金属層はまた、リボンケーブル上に配置された複数のコンタクトパッドを形成することができる。複数のコンタクトパッドそれぞれが、第一の金属層中に形成されたトレースにより、複数の電極の少なくとも一つと電気的に結合している。第二の金属層は金を含むことができ、第一の金属層は白金およびチタンの一つを含むことができる。
【０００４】
第一および第二のケイ素系バリヤ層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコン、二酸化チタンおよび酸化チタン（III）の少なくとも一つを含むことができる。第一および第二のケイ素系バリヤ層の厚さは約100nm〜約2μmであることができる。
【０００５】
開示のもう一つの局面によると、神経学的リードを形成する方法は、複数の電極およびその末端部から延びるリボンケーブルを含む平面フィルムを形成する工程を含むことができる。フィルムを形成する工程は、第一のケイ素系バリヤ層を、少なくとも部分的に第一のポリマー層の上に付着させる工程、および第一の金属層を、少なくとも部分的に第一のケイ素系バリヤ層の上に付着させる工程を含むことができる。方法はまた、第二のケイ素系バリヤ層を、部分的に第一の金属層および第一のケイ素系バリヤ層の上に付着させる工程、および次いで、第二のポリマー層を、少なくとも部分的に第二のケイ素系バリヤ層の上に付着させる工程を含むことができる。フィルムを形成する工程はまた、第二の金属層を第一の金属層の上に付着させる工程を含むことができる。リードを形成する方法はまた、形成された平面フィルムを加熱する工程および加熱された平面フィルムを、内腔を画定する円柱へと成形する工程を含むことができる。方法はまた、リボンケーブルを、円柱によって画定された内腔の中へと延ばす工程を含むことができる。
【０００６】
いくつかの実施形態において、方法はまた、第一の金属層中に複数の電極およびコンタクトパッドを形成する工程を含む。複数のトレースが複数のコンタクトパッドそれぞれを複数の電極の少なくとも一つに電気的に結合することができる。方法はまた、第二の金属層を複数のコンタクトパッド上に付着させる工程を含むことができる。複数の電極それぞれは、第二のケイ素系バリヤ層および第二のポリマー層の中に複数のスルーホールをエッチングすることによって画定することができる。第一および第二のケイ素系バリヤ層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコン、二酸化チタンおよび酸化チタン（III）の少なくとも一つを含むことができる。
【０００７】
本開示のもう一つの局面によると、神経学的リードは、内腔を画定する平面成形円柱形フィルムを含むことができる。平面成形円柱形フィルムは末端部および基端部を含むことができる。平面成形円柱形フィルムはまた、成形された円柱の外面に配置された複数の電極および平面成形円柱形フィルムの末端部から延びるリボンケーブルを含み得る。リボンケーブルは、平面成形円柱形フィルムの基端部に向けて内腔の中へと延びることができる。平面成形円柱形フィルムの内腔は封入用ポリマーで埋められることができ、チューブボディが平面成形円柱形フィルムの基端部と結合されることができる。
【０００８】
リードはまた、リボンケーブル上に配置された複数のコンタクトパッドを含むことができる。複数のコンタクトパッドそれぞれは、複数の電極の少なくとも一つに電気的に結合されることができる。リードはまた、複数のコンタクトパッドそれぞれの上に配置された金層を含むことができる。金層は厚さ約5μm〜約50μmであることができる。リードはまた、複数の電極それぞれを部分的に包囲し、かつ二つ以上の場所で複数の電極それぞれと結合した周辺トレースを含むことができる。
【０００９】
いくつかの実施形態において、リードは、指向性電極またはリボンケーブルと整合する一つまたは複数のオリエンテーションマークを含むことができる。一つまたは複数のオリエンテーションマークは放射線不透過性であることができる。
【００１０】
いくつかの実施形態において、複数の電極の少なくとも一つはメッシュ構成を含む。複数の電極の一つは、丸められた角を含むことができる。
【００１１】
本開示のもう一つの局面によると、神経学的リードを製造する方法は、末端部、基端部、複数の電極および平面フィルムの末端部から延びるリボンケーブルを含む平面フィルムを提供する工程を含むことができる。方法は、平面フィルムを、内腔を画定する円柱へと成形する工程を含むことができる。リボンケーブルは、円柱によって画定された内腔の中へと延ばされることができ、次いで、内腔は封入用ポリマーで埋められる。
【００１２】
方法はまた、平面フィルムを加熱する工程を含むことができる。いくつかの実施形態において、平面フィルムの基端部はカテーテルと結合される。いくつかの実施形態において、リボンケーブルはスタイレットと結合されることができる。方法はまた、放射線不透過性染料を平面フィルム上に配置する工程を含むことができる。
[本発明1001]
末端部、基端部および複数の電極を含み、
平面成形円柱形フィルムの該末端部から、該平面成形円柱形フィルムによって画定される内腔の中へと延びるリボンケーブル；
第一のポリマー層；
少なくとも部分的に該第一のポリマー層の上に配置された第一のケイ素系バリヤ層；
少なくとも部分的に該第一のケイ素系バリヤ層の上に配置された第一の金属層；
少なくとも部分的に該第一の金属層および該第一のケイ素系バリヤ層の上に配置され、第一の複数のスルーホールを画定する第二のケイ素系バリヤ層；
少なくとも部分的に該第二のケイ素系バリヤ層の上に配置され、第二の複数のスルーホールを画定する第二のポリマー層であって、該第一の複数のスルーホールが、該第二の複数のスルーホールと実質的に整合して、複数の電極それぞれを画定する、第二のポリマー層；および
該第一の金属層の上に配置された第二の金属層
をさらに含む、平面成形円柱形フィルム
を含む、神経学的リード。
[本発明1002]
第一の金属層が複数の電極および複数のトレースを形成する、本発明1001のリード。
[本発明1003]
第一の金属層が、リボンケーブル上に配置された複数のコンタクトパッドを形成し、該複数のコンタクトパッドそれぞれが、該第一の金属層中に形成されたトレースにより、複数の電極の少なくとも一つと電気的に結合している、本発明1001のリード。
[本発明1004]
第二の金属層が金を含み、第一の金属層が白金、酸化イリジウムおよびチタンの少なくとも一つを含む、本発明1001のリード。
[本発明1005]
第一および第二のケイ素系バリヤ層が、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコン、二酸化チタンおよび酸化チタン（III）の少なくとも一つを含む、本発明1001のリード。
[本発明1006]
第一および第二のケイ素系バリヤ層の厚さが約100nm〜約2μmである、本発明1001のリード。
[本発明1007]
平面成形円柱形フィルムの円柱形が、平面成形円柱形フィルムの第一の側を該平面成形円柱形フィルムの第二の側に結合するワイヤによって少なくとも部分的に維持される、本発明1001のリード。
[本発明1008]
第一のケイ素系バリヤ層を、少なくとも部分的に第一のポリマー層の上に付着させ、
第一の金属層を、少なくとも部分的に該第一のケイ素系バリヤ層の上に付着させ、
第二のケイ素系バリヤ層を、少なくとも部分的に該第一の金属層および該第一のケイ素系バリヤ層の上に付着させ、
第二のポリマー層を、少なくとも部分的に該第二のケイ素系バリヤ層の上に付着させ、
第二の金属層を該第一の金属層の上に付着させる
ことにより、複数の電極と、平面フィルムの末端部から延びるリボンケーブルとを含む平面フィルムを形成する工程；
該平面フィルムを加熱する工程；
加熱された平面フィルムを、内腔を画定する円柱へと成形する工程；および
該リボンケーブルを、該円柱によって画定された該内腔の中へと延ばす工程
を含む、神経学的リードを形成する方法。
[本発明1009]
第一の金属層中に複数の電極を形成する工程；
該第一の金属層中のリボンケーブル上に複数のコンタクトパッドを形成する工程；および
該複数のコンタクトパッドそれぞれを該複数の電極の少なくとも一つに電気的に結合する複数のトレースを形成する工程
をさらに含む、本発明1008の方法。
[本発明1010]
第二の金属層を複数のコンタクトパッド上に付着させる工程をさらに含む、本発明1009の方法。
[本発明1011]
第二のケイ素系バリヤ層および第二のポリマー層の中に複数のスルーホールをエッチングすることによって複数の電極それぞれを画定する工程
をさらに含む、本発明1008の方法。
[本発明1012]
第一および第二のケイ素系バリヤ層が、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコン、アモルファスシリコン、二酸化チタンおよび酸化チタン（III）の少なくとも一つを含む、本発明1008の方法。
[本発明1013]
内腔を画定し、末端部および基端部を含み、
成形された円柱の外面に配置された複数の電極；
平面成形円柱形フィルムの該末端部から該平面成形円柱形フィルムの該基端部に向けて該内腔の中へと延びるリボンケーブル；
封入用ポリマーで埋められている該平面成形円柱形フィルムの該内腔；および
該平面成形円柱形フィルムの該基端部と結合したチューブ
をさらに含む、平面成形円柱形フィルム
を含む、神経学的リード。
[本発明1014]
リボンケーブル上に配置された複数のコンタクトパッドを含み、該複数のコンタクトパッドそれぞれが、複数の電極の少なくとも一つに電気的に結合している、本発明1013のリード。
[本発明1015]
複数のコンタクトパッドそれぞれの上に配置された金層を含む、本発明1014のリード。
[本発明1016]
金層が厚さ約5μm〜約50μmである、本発明1015のリード。
[本発明1017]
複数の電極それぞれを部分的に包囲し、二つ以上の場所で該複数の電極それぞれと結合した周辺トレースを含む、本発明1013のリード。
[本発明1018]
一つまたは複数のオリエンテーションマークを含む、本発明1013のリード。
[本発明1019]
一つまたは複数のオリエンテーションマークが複数の電極の少なくとも一つまたはリボンケーブルと整合する、本発明1018のリード。
[本発明1020]
一つまたは複数のオリエンテーションマークが放射線不透過性である、本発明1018のリード。
[本発明1021]
複数の電極の少なくとも一つがメッシュ構成を含む、本発明1013のリード。
[本発明1022]
複数の電極の少なくとも一つが、丸められた角を含む、本発明1013のリード。
[本発明1023]
末端部と、基端部と、複数の電極と、平面フィルムの末端部から延びるリボンケーブルとを含む平面フィルムを提供する工程；
該平面フィルムを、内腔を画定する円柱へと成形する工程；
該リボンケーブルを、該円柱によって画定された該内腔の中へと延ばす工程；および
該内腔を封入用ポリマーで埋める工程
を含む、神経学的リードを製造する方法。
[本発明1024]
平面フィルムを加熱する工程を含む、本発明1023の方法。
[本発明1025]
平面フィルムの基端部をカテーテルに結合する工程を含む、本発明1023の方法。
[本発明1026]
スタイレットをリボンケーブルと結合する工程を含む、本発明1023の方法。
[本発明1027]
放射線不透過性染料を平面フィルム上に配置する工程を含む、本発明1023の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本明細書に記載される図面は例示目的だけのためである。いくつかの例において、記載される実施形態の理解を容易にするために、記載される実施形態の様々な局面が誇張または拡大されて示されることもある。図中、類似の参照番号は概して、様々な図面を通して類似の特徴、機能的に類似した要素および／または構造的に類似した要素を指す。図面は必ずしも一定の拡大縮小率ではなく、教示の原理を説明することに重きを置く。図面は、本教示の範囲を限定することを意図したものではない。システムおよび方法は、添付の図面を参照しながら下記の例示的記載を読むことにより、よりよく理解され得る。
【００１４】
【図１】神経刺激を実施するための例示的なシステムを示す。
【図２】神経刺激に使用するための例示的な刺激リードを示す。
【図３Ａ】末端部および例示的な刺激リードをさらに詳細に示す。
【図３Ｂ】末端部および例示的な刺激リードをさらに詳細に示す。
【図４】刺激リードを製造するための例示的方法のフローチャートを示す。
【図５−１】図5A〜5Fは、MEMSフィルムを製造するための例示的方法を示す。
【図５−２】図5G〜5Mは、MEMSフィルムを製造するための例示的方法を示す。
【図６】図6Aおよび6Bは、円柱へと成形されるMEMSフィルムを示す。
【図７Ａ】スタイレットに結合された成形MEMSフィルムを示す。
【図７Ｂ】MEMSフィルムのリボンケーブルと結合するリードワイヤを示す。
【図７Ｃ】リードワイヤをコンタクトパッドにワイヤボンディングする工程を示す。
【図８】図8Aおよび8Bは、成形MEMSフィルムの内腔の中へのリボンケーブルの延長を示す。
【図９】図9Aおよび9Bは、刺激リードの基端部を示す。
【図１０Ａ】ボディの一部分に沿うオリエンテーションマークの配置を示す。
【図１０Ｂ】ボディの一部分に沿うオリエンテーションマークの配置を示す。
【図１０Ｃ】ボディの一部分に沿うオリエンテーションマークの配置を示す。
【図１１−１】図11A〜11Cは、様々な電極デザインを含むMEMSフィルム構成を示す。
【図１１−２】図11D〜11Fは、様々な電極デザインを含むMEMSフィルム構成を示す。
【図１１−３】図11G〜11Iは、様々な電極デザインを含むMEMSフィルム構成を示す。
【図１２】冗長性の周辺トレースを有する電極を示す。
【図１３】図13Aおよび13Bは、図12に示す第一の分離層への第二のポリマー層の付着を示す。
【図１４】図14Aおよび14Bは、電圧がトレース境界に印加されたときの電極中の等電位面を示す。
【図１５】図15Aおよび15Bは、電極電流密度を示す。
【図１６】図16Aおよび16Bは、角を丸めた電極を周辺トレースとともに示す。
【図１７】周辺トレースに結合された、丸められた角を有する電極中の電流密度分布を示す。
【図１８】メッシュ電極として構成された複数の電極を有するMEMSフィルムを示す。
【図１９】メッシュ構成電極を示す。
【図２０】複数のバンドを有するメッシュ電極構成を示す。
【図２１】メッシュグラデーション電極の周囲の電流密度の有限要素解析モデルを示す。
【図２２】図21でモデル化した電極に対して円周方向のアーク長に沿う電流密度を示す。
【図２３Ａ】刺激リードの長さに対して垂直に向けられたグラデーション電極を有するMEMSフィルムを示す。
【図２３Ｂ】グラデーションメッシュ電極の有限要素解析を示す。
【図２３Ｃ】グラデーションメッシュ電極の有限要素解析を示す。
【図２３Ｄ】グラデーションメッシュ電極の有限要素解析を示す。
【図２３Ｅ】グラデーションメッシュ電極の有限要素解析を示す。
【図２４】図24Aおよび24Bは、リボンケーブルを有しないMEMSフィルム構成を示す。
【図２５】図25A〜25Cは、スタイレットに結合し、リードボディと結合した、リボンケーブルを有しないMEMSフィルムを示す。
【図２６Ａ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２６Ｂ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２６Ｃ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２６Ｄ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２６Ｅ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２６Ｆ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２６Ｇ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２６Ｈ】平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。
【図２７Ａ】例示的なエンドキャップ電極を示す。
【図２７Ｂ】例示的なエンドキャップ電極を示す。
【図２７Ｃ】例示的なエンドキャップ電極を示す。
【図２８】図28Aは、既存の刺激リードに結合されたMEMSフィルムを示す。図28Bは、図28AのMEMSフィルムを平面構成で示す。
【図２９Ａ】刺激リードの軸に沿って縦方向に分散した電極で構成された刺激リードの末端部を示す。
【図２９Ｂ】刺激リードの軸に沿って縦方向に分散した電極で構成された刺激リードの末端部を示す。
【図２９Ｃ】刺激リードの軸に沿って縦方向に分散した電極で構成された刺激リードの末端部を示す。
【図２９Ｄ】刺激リードの軸に沿って縦方向に分散した電極で構成された刺激リードの末端部を示す。
【図２９Ｅ】外部チューブに配置される前のMEMSフィルムを平面構成で示す。
【図２９Ｆ】外部チューブに配置される前のMEMSフィルムを平面構成で示す。
【図３０】図30Aおよび30Bは、患者の脊髄近くに埋め込まれた刺激リードの例を示す。
【図３１】電極をエレクトロガルバニックに厚肉化する工程を示す。
【図３２】図32Aは、白金成長を有しない刺激リードの断面を示す。図32Bは、白金成長を有する刺激リードの断面を示す。
【図３３−１】図33A〜33Gは、第二の封入された金属層を有するMEMSフィルムを製造する方法を示す。
【図３３−２】図33H〜33Nは、第二の封入された金属層を有するMEMSフィルムを製造する方法を示す。
【図３４Ａ】二つの金属層を有するMEMSフィルムの例を示す。
【図３４Ｂ】二つの金属層を有するMEMSフィルムの例を示す。
【図３４Ｃ】二つの金属層を有するMEMSフィルムの例を示す。
【図３４Ｄ】二つの金属層を有するMEMSフィルムの例を示す。
【図３４Ｅ】二つの金属層を有するMEMSフィルムの例を示す。
【図３５】図35Aおよび35Bは、刺激リードの例示的な基端部を示す。
【図３６】封入チューブ内に配置される例示的なMEMSフィルムを示す。
【図３７】図37Aおよび37Bは、白金コンタクトの二つの図を示す。
【図３８Ａ】コンタクトとMEMSフィルムとの結合を示す。
【図３８Ｂ】コンタクトとMEMSフィルムとの結合を示す。
【図３８Ｃ】コンタクトを有するMEMSフィルムへのリードワイヤの結合を示す。
【図３８Ｄ】封入チューブ内に配置されたMEMSフィルムを有する例示的な刺激リードを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
詳細な説明
先に紹介し、以下さらに詳細に説明する様々な概念は、記載された概念が任意の特定の実現方法に限定されないため、数多くの方法のいずれかによって実現され得る。具体的な実施形態および適用の例は、主として例示目的のために提供される。
【００１６】
図1は、神経刺激を実施するための例示的なシステム50を示す。システム50は、患者102の脳124に埋め込まれる刺激リード100を含む。刺激リード100はケーブル126を介して刺激装置122と結合している。刺激装置122は、刺激リード100によって患者の脳124に印加することができる治療用電気刺激を生成する。
【００１７】
図2は、例示的な刺激リード100を示す。刺激リード100はボディ150を含む。ボディ150はまた、チューブボディ、チューブまたはカテーテルとも呼ばれ得る。ボディ150はいくつかのオリエンテーションマーク156を含む。末端部105で、刺激リード100はMEMSフィルム110を含む。基端部180で、刺激リード100は複数のコンタクト190を含む。
【００１８】
刺激リード100の基端部180で、刺激リード100は一つまたは複数のコンタクト190を含む。コンタクト190は、MEMSフィルム110の電極と、埋め込まれた刺激装置122との間の電気接続を設けるために使用することができる。たとえば、各コンタクト190は、MEMSフィルム110の一つまたは複数の電極と結合されることができる。そして、刺激装置122が複数のケーブル126を介してコンタクト190と結合して、組織を刺激する、または生理学的信号を記録し得る。
【００１９】
刺激リード100の末端部105はMEMSフィルム110を含む。図3Aは、末端部105および例示的なMEMSフィルム110をさらに詳細に示す。MEMSフィルム110は、ボディ150の末端部105の周囲に巻かれる、もしくはアセンブルされることもできるし、またはボディ150の端部に結合される半硬質の円柱へと成形されることもできる。MEMSフィルム110は複数の電極120を含む。MEMSフィルム110はまた、MEMSフィルム110の最末端部を巻き、かつMEMSフィルム110によって画定される内腔の中へと延びるリボンケーブル125を含むことができる。以下に記載するように、リボンケーブル125は一つまたは複数のリードワイヤ160と結合している。リードワイヤ160の長さの一部分がスタイレット153の周囲に巻き付けられている。
【００２０】
MEMSフィルム110は一つまたは複数の電極120を含むことができる。図示するように、MEMSフィルム110は12の電極を含む。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110は、約6〜約64、約8〜約32、約8〜約24または約8〜約12の電極を含むことができる。電極120は、指向性電極または全方向性電極として構成されることができる。全方向性電極は、MEMSフィルム110が円柱へと成形されたとき、MEMSフィルム110の周囲に実質的に（たとえば少なくとも80％または少なくとも90％）巻き付き得、指向性電極は、平面成形円柱形MEMSフィルム110の周囲の一部分だけ（たとえば80％未満）に巻き付き得る。一つまたは複数の指向性電極が電気的に結合して全方向性電極を形成することができる。たとえば、三つの最末端電極120が電気的に結合されて、刺激リード100の先端に全方向性電極を形成し得る。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110は複数の全方向性電極および複数の指向性電極を含むことができる。たとえば、電極120は、二つの全方向性電極および六つの指向性電極として構成され得る。
【００２１】
電気トレースが各電極120をリードワイヤ160の一つまたは複数と結合することができる。たとえば、トレースは、MEMSフィルム110の絶縁層の下をリボンケーブル125まで延び得、そこでトレースは終端し、一つまたは複数のリードワイヤ160と結合する。いくつかの実施形態において、刺激リード100は、電極120それぞれに一つのリードワイヤ160を含む。他の実施形態において、リードワイヤ160の一つまたは複数が一つよりも多い電極120と電気的に結合されるため、刺激リード100は電極120よりも少ないリードワイヤ160を含む。たとえば、MEMSフィルム110が二つの全方向性電極および六つの指向性電極を含むとき、刺激リード100は八つのリードワイヤ160を含み得る。リードワイヤ160はボディ150の長さに沿ってボディ150の基端部180に向けて延びることができる。リードワイヤ160は、ボディ150の内腔中でボディ150の長さを横切って延び得る。MEMSフィルム110の基端部180で、リードワイヤ160はコンタクト190と電気的に結合し得る。
【００２２】
図3Bは、刺激リード100の末端部105の下側を示す。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110ははじめ、平面フィルムとして形成されることができ、それが円柱へと成形される。MEMSフィルム110を成形するこの方法は継ぎ目111を形成することができる。
【００２３】
MEMSフィルムは複数の層を含むことができる。いくつかの実施形態において、MEMSフィルムは五つの層を含む。五つの層は、第一のポリマー層と、少なくとも部分的に第一のポリマー層の上に配置されている（または他のやり方で配置されている）第一のケイ素系バリヤ層とを含むことができる。MEMSフィルム110はまた、少なくとも部分的に第一のケイ素系バリヤ層の上に配置されている（または他のやり方で配置されている）第一の金属層を含むことができる。他の層は、少なくとも部分的に第一の金属層および第一のケイ素系バリヤ層の上に配置されている（または他のやり方で配置されている）第二のケイ素系バリヤ層を含むことができる。第二のケイ素系バリヤ層は、第一の金属層の部分に第一の複数のスルーホールを画定することができる。MEMSフィルム110のもう一つの層は、少なくとも部分的に第二のケイ素系バリヤ層の上に配置されている（または他のやり方で配置されている）第二のポリマー層であることができる。第二のポリマー層もまた、複数のスルーホールを画定することができる。第二のケイ素系バリヤ層および第二のポリマー層の複数のスルーホールが実質的に整合して、MEMSフィルム110の複数の電極120およびコンタクトパッド145それぞれを画定する。
【００２４】
図4は、刺激リードを製造するための例示的方法400のフローチャートを示す。方法400は、平面MEMSフィルムを形成する工程（工程401）を含むことができる。次いで、平面MEMSフィルムを円柱へと成形することができる（工程402）、次いで、MEMSフィルムのリボンケーブルを、成形された円柱の内腔の中へと延ばし得る（工程403）。次いで、成形されたMEMSフィルムをリードボディと結合し得る（工程404）。
【００２５】
上記のように、方法400は、平面MEMSフィルムの形成（工程401）から始まることができる。平面MEMSフィルムはMEMSフィルム110の平面バージョンであり得る。平面MEMSフィルムを包括的にMEMSフィルム110と呼ぶことができる。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110は複数の層を含む。MEMSフィルム110は、一つまたは複数のポリマー層、一つまたは複数のケイ素系バリヤ層および一つまたは複数の金属層を含むことができる。たとえば、MEMSフィルム110は、第一のポリマー層、第一のケイ素系バリヤ層、第一の金属層、第二のケイ素系バリヤ層、第二のポリマー層および第二の金属層を含むことができる。ケイ素系バリヤ層は、層の接着を改善し、金属層の耐引掻き性を改善し、層間のイオンおよび湿気の流れを妨げることができる。イオンおよび湿気は、ポリマー層を横切り、MEMS装置の金属層中に短絡を生じさせることができる。ケイ素系バリヤ層は、層の中への、または層間のイオンの流れおよび湿気の浸入を防ぐ、または減らすことができる。したがって、ケイ素系バリヤ層による層間のイオン流および湿気の減少はMEMSフィルム110の性能および耐久性を改善することができる。
【００２６】
図5A〜5Mは、MEMSフィルム110を製造するための例示的方法を示す。より具体的には、図5A〜5Mは、MEMSフィルム110を作製するための例示的な薄膜マイクロ加工法の断面図を示す。MEMSフィルム110は、複数の技術を使用して作製することができ、以下に記載する方法は、MEMSフィルム110を作製するための一つの可能な方法を例示する。作製手順は、様々な層を付着または除去（たとえばエッチング）して最終形態を達成する一連の手順工程を含むことができる。図5A〜図5Mの断面図は、MEMSフィルム110を構築するための加工工程を説明する。
【００２７】
図5Aに示す第一の工程で、たとえば、ケイ素のような結晶質材料または耐熱衝撃性ホウケイ酸塩ガラスのような非晶質材料または他の適当な滑らかな支持材料で構成されたウェーハのようなキャリヤ基板201が提供される。一つまたは複数のサブレイヤーを含むことができる第一の層202をウェーハ201の表面に付着させる。サブレイヤーの一つは、ウェーハ201に付着される犠牲層であることができ、この犠牲層は、後続の電気化学エッチング工程で除去される。いくつかの実施形態において、犠牲サブレイヤーは、犠牲層をエッチングするために必要な電気化学セルを形成するように働くことができる別のサブレイヤー（アンダーレイヤーとも呼ばれる）によって先行される。犠牲サブレイヤーは、アルミニウムまたは、より小さい粒度を有するアルミニウム合金、たとえばAlSiであることができ、一方で、アンダーレイヤーは、TiW合金、たとえばクロムまたは類似金属であることができる。いくつかの実施形態において、犠牲サブレイヤーが実現されない場合、得られた装置の基材からの取り外しは困難であり、完成品装置への損傷を生じさせるおそれがある。
【００２８】
図5Bを参照すると、作製過程の次の工程は、第一のポリマー層205を付着する工程を含むことができる。第一のポリマー層205は、MEMS工程、たとえば非限定的に（i）ポリイミドまたはシリコーン前駆物質のような液体ポリマー前駆物質をスピンコートする工程；（ii）パリレンCの場合に実施されるような化学蒸着によってポリマーを付着させる工程；または（iii）ポリマーシートをウェーハ上に積層する工程により、犠牲層202の上に付着させることができる。いくつかの態様において、ポリマー層205は加熱またはベーキングされて重合する。いくつかの実施形態において、第一のポリマー層205は、NMP中に溶解され、液体形態で犠牲層202上にスピニングされるポリアミック酸を含む。ポリマー層205は加熱されてイミド化ポリイミドになる。ポリマーはその硬化形態で厚さ約5μm〜約15μmである。MEMSフィルムのポリマー層は、水、湿気に対するバリヤとして働き、MEMSフィルムの部品を分離することができる。
【００２９】
図5Cは、ケイ素系バリヤ層の付着を示す。ケイ素系バリヤ層は、後続の層の接着および耐久性を支援するための層として働くことができる。ケイ素系バリヤ層はまた、イオンバリヤとして働き、イオンが金属層に到達すること（電気的性能を損なうおそれがある）を抑制することができる。ケイ素系バリヤ層はまた、湿気が中間層および金属層に到達すること（短絡を形成し、電気的分離を損なうおそれがある）を防ぐことができる。
【００３０】
いくつかの実施形態において、ケイ素系バリヤ層は、化学蒸着（CV）およびプラズマ化学気相成長法（PECVD）のような蒸着技術または直流（DC）もしくはRF（無線周波数）スパッタリングのようなスパッタリング技術によって第一のポリマー層205の上に付着される。ケイ素系バリヤ層は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、炭化ケイ素、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを含むことができる。ケイ素系バリヤ層はまた、他の非導電性材料、たとえば二酸化チタンまたは酸化チタン（III）を含むことができる。ケイ素系バリヤ層の最終厚さは約20nm〜約2μmの範囲であることができる。いくつかの実施形態において、ケイ素系バリヤ層は約400nm〜約600nmであり、それが、後続のアセンブリ技術中にケイ素系バリヤ層が曲がるのに十分な可撓性を有することを許すことができる。
【００３１】
次に図5Dを参照すると、金属層215をケイ素系バリヤ層210の表面上のウェーハ全体に付着させることができる。その後、フォトレジスト層217を付着させることができる。フォトレジスト層217は、フォトレジスト層217の区域を紫外線に露光し、それらの区域を溶媒中で現像することによって画定することができる。したがって、フォトレジスト層217の露光区域が選択的に除去され、金属層215の区域が露出する。フォトレジスト層217によって覆われた金属層215の区域が、金属層内にある最終生産物の電極、トレースおよび他の部品を形成することができる。
【００３２】
金属層215は、神経調節に使用される、チタン、白金、金および他の金属のような多様な金属を含むことができる。金属層215の接着を改善するために、金属層215は、いくつかの層として付着させることができる。たとえば、金属層215は、チタンのような第一の層、次いで白金のような中間層、そして最後にチタンのような上層として付着させることができる。この三層金属構造は、ケイ素系バリヤ層への接着層としてチタンを使用することにより、白金層の上下の接着を改善することができる。チタンの接着層の一般的な厚さは、約20nm〜約100nmまたは約25nm〜約75nmであることができる。白金層の一般的な厚さは、約200nm〜約7μm、約400nm〜約5μm、約400nm〜約3μm、約400nm〜約1μmまたは約400nm〜約700nmであることができる。いくつかの実施形態において、白金は、電荷移動能力が高い別の材料、たとえば酸化イリジウムに代えることができる。
【００３３】
図5Eは、金属層215のエッチング後の工程を示す。図示するように、金属層215は、フォトレジスト217によって覆われなかった区域が局所的に除去されることができる。いくつかの実施形態において、金属層のエッチングは、反応性イオンエッチング装置のようなプラズマエッチング装置中で実施される。いくつかの実施形態において、チタンおよび白金は、塩素ガスを用いてエッチングすることができる。エッチング工程が終了したのち、溶媒を使用してフォトレジスト層217を除去することができる。
【００３４】
金属層を付着させ、画定するもう一つの方法は、いわゆる「リフトオフ」技術を使用する方法である。この方法においては、まず、フォトレジスト層をケイ素系バリヤ層210の上に付着させることができる。フォトレジスト層は、フォトリソグラフィーを使用して画定することができる。そして、この「リフトオフ」マスクを通して金属層215を付着させ、残るフォトレジストを溶媒中で除去することができる。この方法において、金属層は、プラズマエッチングを要することなくケイ素系バリヤ層に転写され、いくらかの加工コストおよび速度の利点を有し得る。
【００３５】
次に図5Fを参照すると、第二のバリヤ層220の付着が実施される。第二のバリヤ層は、第一のケイ素系バリヤ層210と同じ技術を使用して付着させることができる。第二のバリヤ層220は、第一のケイ素系バリヤ層と同じ厚さまたは異なる厚さであることができる。いくつかの実施形態において、第二のケイ素系バリヤ層は任意である。第二のケイ素系バリヤ層220および第一のケイ素系バリヤ層210は金属層215を実質的に（たとえば少なくとも80％）包囲して、それを電気的に分離することができる。第一および第二のケイ素系バリヤ層210および220それぞれをエッチングし、画定するために、第二のフォトレジスト層227が付着され、クリーンルーム技術によってフォトリソグラフィー的に画定される。
【００３６】
二つのケイ素系バリヤ層は、図5Gに示すようにエッチングされる。ケイ素系バリヤ層は、プラズマエッチングを使用してエッチングすることができる。エッチング加工の一例は、テトラフルオロメタンガス（CF4）を使用する反応性イオンエッチングである。第二のフォトレジスト層227は、溶媒溶解を使用して除去することができる。
【００３７】
図5Gは、ケイ素系バリヤ層210および220の縁が画定されるが、エッチングが金属層215には達しない例を示す。いくつかの実施形態において、フォトリソグラフィーは金属層215に開口を含むことができ、その開口が金属層215を露出させることになる。
【００３８】
図5Hは、第二のポリマー層230の付着を示す。第二のポリマー層230は、第一のポリマー層205と同じポリマーまたは異なるポリマーであることができ、同じ厚さまたは異なる厚さであることができる。
【００３９】
図5Iは、第一および第二のポリイミド層205および230それぞれのエッチング周を形成することができる、第三のフォトレジスト237の付着を示す。いくつかの実施形態において、第三のフォトレジスト237を付着させる前に、ポリイミドエッチングのためのエッチマスクとして働くための、二酸化ケイ素または窒化ケイ素のような犠牲層を付着させる。たとえば、加工のためのエッチマスクとして働く、厚さ約500nmの二酸化ケイ素層を付着させることができる。
【００４０】
図5Jは、第一および第二のポリイミド層205および230それぞれの酸素プラズマエッチングの結果を示す。二酸化ケイ素層は、付着させるならば、さらなるエッチングによって除去することができる。
【００４１】
図5Kは、第四のフォトレジスト層247の付着を示す。いくつかの実施形態において、第四のフォトレジスト層247は金属層215の部分を覆わない。たとえば、開口232は、金層が成長するための領域を形成するために維持されることができる。
【００４２】
図5Lは、開口232の中への厚い金層250のガルバニック成長を示す。いくつかの実施形態において、金層250は、ウェーハ中の金属トレースを、ウェーハの縁と金属開口232との間の電気接続を許す周囲金属バンドに接続することによって達成される。ガルバニック浴に浸漬され、電流を印加されると、金が、金属層215をガルバニック成長のためのシード層として使用して、金属層215上に成長する。いくつかの実施形態において、金層250は厚さ約2μm〜約20μmである。第四のフォトレジスト層247は、溶媒を使用して除去することができる。
【００４３】
図5Mは、ウェーハ201からのMEMSフィルムの除去を示す。第四のフォトレジスト層247の除去が電極開口233を露出させる。MEMSフィルムは、電気化学エッチングを使用する犠牲層202の除去により、ウェーハ201から除去することができる。犠牲層202の除去は、MEMSフィルムの下面をウェーハ201から解放する。いくつかの実施形態において、犠牲層202は、ウェーハを高いNaCl濃度の食塩水浴に入れることによって除去される。同じく浴に入れられる白金電極を参照として使用することができ、白金電極に関して電圧をアルミニウム層に印加することができる。アルミニウムおよびTiWによって形成される電気化学セルがアルミニウムをエッチングし、MEMSフィルムをウェーハ201から切り離す。
【００４４】
いくつかの実施形態においては、MEMSウェーハが完成し、個々の装置を取り出したとき、ウェーハを円柱形へとアセンブルする前にさらなる加工工程を実施することができる。
【００４５】
再び図4を参照すると、方法400はまた、MEMSフィルム110を成形する工程を含むことができる。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110は、内腔を画定する円柱形へと成形される。図6A〜6Bは、円柱へと成形されるMEMSフィルム110を示す。
【００４６】
図6Aは、MEMSフィルム110の平面図を示す。図示するように、MEMSフィルム110は12個の電極120を含む。電極120は概して、角を丸めた長方形である。リボンケーブル125がMEMSフィルム110の末端部から延びている。リボンケーブル125は、電極120をコンタクトパッド145に電気的に結合する一つまたは複数のトレースを含むことができる。いくつかの実施形態においては、各コンタクトパッド145が一つまたは複数の電極120と電気的に結合される。
【００４７】
図6Bは、成形されたMEMSフィルム110を示す。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110は、加熱され、次いで成形されて円柱を形成する。MEMSフィルム110は、熱リフロー法を使用して加熱し、成形することができる。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110は、成形されるとき、約300℃に加熱される。成形される円柱は、円柱へと成形されたのち、約0.5mm〜約2mm、約1mm〜約1.5mmまたは約1.3mm〜約1.5mmの内径を有することができる。MEMSフィルム110の円柱形は、最終装置に求められる同じ直径のチューブにMEMSフィルム110を挿入することによって成形することができる。MEMSフィルム110を、チューブ内で、ポリマー絶縁材をわずかにリフローさせ、新たなチューブ形状をとらせる温度まで加熱することができる。
【００４８】
リボンケーブル125の端部はスタイレット153に結合されることができる。図7Aは、スタイレット153に結合された成形MEMSフィルム110を示す。スタイレット153へのMEMSフィルム110の結合は、リボンケーブル125の末端部を硬くし、後のアセンブリ工程を簡略化することができる。たとえば、スタイレット153とリボンケーブル125との結合は、コンタクトパッド145へのリードワイヤ160の結合を容易にすることができる。スタイレット153は、金属材料（たとえばステンレス鋼）、セラミック材料またはポリマー材料を含むことができる。いくつかの態様において、スタイレット153は、埋め込み工程中に外科医がX線またはCTスキャンで刺激リード100を視覚化して刺激リード100の最終配置を制御することができるよう、放射線不透過性であることができる。スタイレット153はまた、その縦軸に沿って部分的に平面であるため、スタイレット153は刺激リードの回転を決定するために使用することもできる。
【００４９】
図7Bは、リードワイヤ160とMEMSフィルム110のリボンケーブル125との結合を示す。いくつかの実施形態において、リードワイヤ160はスタイレット153に巻き付けられる。リードワイヤ160は、レーザ溶接、超音波接合、クリンプ加工、熱圧着またはワイヤボンディングによってコンタクトパッド145と結合されることができる。いくつかの実施形態において、リードワイヤ160は、コンタクトパッド145と接触するリードワイヤ160の表面積を増すために、局所的に平坦化される。
【００５０】
図7Cは、リードワイヤ160をコンタクトパッド145にワイヤボンディングする工程を示す。図示するように、リードワイヤ160はコンタクトパッド145と交差する。リードワイヤ160内の導体がコンタクトパッド145と接触することができるよう、リードワイヤ160の端部の絶縁体を除去することができる。ワイヤボンド147がコンタクトパッド145をリードワイヤ160に接続する。熱、圧力、超音波エネルギーまたはそれらの組み合わせの使用によってワイヤボンド147、コンタクトパッド145およびリードワイヤ160の間に溶接を形成することができる。
【００５１】
再び図4を参照すると、方法400はまた、リボンケーブルを、MEMSフィルムの成形によって形成された内腔の中へと延ばす工程（工程403）を含むことができる。リボンケーブル125は、リボンケーブル125の一部分およびスタイレット153の一部分が成形MEMSフィルム110によって画定される内腔内に配置されるよう、折り曲げることができる。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110によって画定される内腔は、エポキシ樹脂のような封入用ポリマーで埋め戻すことができる。MEMSフィルム110は、ポリマーで埋め戻す前に、円柱形の型に入れることができる。MEMSフィルム110の埋め戻しは、リードワイヤ160を定位置に固定し、接続を内腔内に電気的に封入するように働くことができる。いくつかの実施形態において、埋め戻し工程はまた、刺激リード100の末端部を形成するための円柱形を形成するために使用することもできる。
【００５２】
図8Aは、成形されたMEMSフィルム110の内腔中へのリボンケーブルの延長を示す。リボンケーブル125は、リボンケーブル125の一部分およびスタイレット153の一部分が成形MEMSフィルム110によって形成される内腔内に配置されるよう、折り曲げることができる。リボンケーブル125およびスタイレット153の一部分は、継ぎ目111に沿って円柱を一時的に開くことにより、内腔の中へと延ばすことができる。
【００５３】
図8Bは、埋め戻し工程後のMEMSフィルム110を示す。MEMSフィルム110によって画定された内腔は、ポリマー材料で埋め戻しまたは同時モールド成形することができる。埋め戻し工程は、MEMSフィルム110を定位置にシールし、リボンケーブル125の端部でコンタクトパッド145に接続されたリードワイヤ160を電気的に分離することができる。埋め戻されたポリマーは、内腔の内部を埋めることができ、また、半球形の末端151を形成することができる。いくつかの実施形態において、内部円柱161が、埋め戻し材料に対して基端側でリードワイヤ160の上に加えられる。内部円柱161は、可撓性のリードワイヤ160から、埋め戻されたMEMSフィルム110の相対的に硬いポリマー充填材へと移行するとき、最終装置におけるコンプライアンス（たとえば可撓性）の突然の変化を減らすことができる。
【００５４】
再びとりわけ図4を参照すると、方法400はまた、成形されたフィルムをリードボディに結合する工程（工程404）を含むことができる。ボディ150が、接着剤により、成形されたMEMSフィルム110と結合することができる。いくつかの実施形態において、ボディ150は、MEMSフィルム110の基端部の一部分の上に成形されることができる。ボディ150をMEMSフィルム110に固定することに加え、MEMSフィルム110上のボディ150の成形は、MEMSフィルム110が円柱形を維持することを支援することができる。ボディ150の基端部は一つまたは複数のコンタクト190を含むことができる。
【００５５】
図9Aおよび9Bは、刺激リード100の基端部180を示す。刺激リード100の基端部180は複数のコンタクト190を含むことができる。図示するように、刺激リード100の基端部180は八つのコンタクト190を含む。各コンタクト190がリードワイヤ160の少なくとも一つと電気的に結合している。いくつかの実施形態において、刺激リード100の基端部180は、刺激リード100の他の部分に比べて剛性である。基端部180の追加的剛性は、基端部180と刺激装置または延長ケーブルとの結合を支援することができる。刺激リード100はまた、図9Bに示す内腔182を含むことができる。いくつかの実施形態において、内腔182は刺激リード100の長さに沿って延びる。
【００５６】
図10A〜10Cは、ボディ150の一部分に沿うオリエンテーションマーク156の配置を示す。オリエンテーションマーク156は、刺激リード100が患者内に埋め込まれるとき、脳神経外科医が刺激リード100の配置および回転を決定することを可能にすることができる。たとえば、オリエンテーションマーク156は、脳神経外科医が、刺激リード100の軸方向配向（たとえば回転）を決定し、指向性電極がどの解剖学的構造に向けられるのかを決定することを可能にし得る。いくつかの実施形態において、オリエンテーションマーク156は、刺激リード100の長さに沿って延びる実線であることができる。オリエンテーションマーク156はまた、破線または点線を含むこともできる。
【００５７】
オリエンテーションマーク156は、特定の特徴（または刺激リード100の目標）と整合させることができる。たとえば、オリエンテーションマーク156は、図10Aに示すように、指向性電極120と整合させることができる。もう一つの例において、オリエンテーションマーク156は、図10Bに示すように、MEMSフィルム110の継ぎ目111と整合させることができる。オリエンテーションマーク156はまた、二つの電極120間の間隙またはリボンケーブル125と整合させることができる（たとえば図10Cに示すように）。
【００５８】
オリエンテーションマーク156は、たとえば、捺印されたインク線であることもできるし、またはボディ150の押出し中に染料として刺激リード100に付着させることができる。オリエンテーションマーク156は、ボディ150の反射率を変化させることができ、術中および術後の画像診断を提供するために、放射線不透過性インクまたは染料として実現され得る。いくつかの態様においては、レーザマーキングを使用してボディ150の質感、色または反射率を局所的に変化させて、オリエンテーションマーク156として働かせることができる。
【００５９】
MEMSフィルム110は、刺激電極と記録電極との組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態においては、電極120は記録電極または刺激電極もしくは両方であることができる。たとえば、刺激電極として働くためには、電極120は刺激装置と結合され得、記録電極として働くためには、電極120は、デジタル・アナログ変換器および増幅器と結合され得る。いくつかの実施形態において、記録電極および刺激電極は異なるふうに成形または構成され得る。たとえば、記録電極は、刺激電極に比べてサイズが小さくてもよい。
【００６０】
脳神経外科医は、刺激リード100の埋め込み中、電極120の一つまたは複数から記録を実施し得る。たとえば、脳神経外科医は、神経活動のβ帯域（約15〜30Hz）の神経生理学的活動を記録し得る。理由は、β帯域が運動行動と密接に関連するからである。
【００６１】
図11A〜11Iは、様々な電極デザインを含む平面MEMSフィルム110構成を示す。各MEMSフィルム110は三列の電極120を含み、したがって、0°、120°および240°と標識された三つの方向で電気的活動を記録することができる。MEMSフィルム110はまた、刺激リード100が三つより多い方向で記録し、刺激することを可能にするために、三列より多い電極120を含んでもよい。様々なMEMSフィルム110それぞれの各電極120が互いから電気的に分離して指向性電極を形成することができるし、または電極120の一つまたは複数が互いに電気的に結合されて全方向性電極を形成することができる。参考までに、図11A〜11Iに示すMEMSフィルムが円柱へと成形されるとき、紙面の下を向くMEMSフィルムの端部がボディ150に結合される。
【００６２】
図11Aは、細長い電極120および円形電極120の両方を有するように構成されたMEMSフィルム110を示す。細長い電極は半球形の端部を含むことができる。いくつかの実施形態において、円形電極は、記録電極としての使用のために構成され得、細長い電極は、神経学的組織を刺激するために構成され得る。記録電極は、刺激リード100を外科的に脳の中に下ろすときの神経活動を記録することができる。記録電極を刺激電極の近くに有することにより、刺激電極からの刺激ののち記録電極によって捕捉された電気的活動は、刺激リード100の配置にとって臨床的に有意であることができる。いくつかの実施形態において、任意またはすべての記録電極から捕捉された記録データは、特定の標的を刺激するために刺激電極のうちどれを使用すべきかを決定するために臨床的に有意であることができる。図11Bは、類似した実施形態を示すが、半球形の端部ではなく、丸められた角を含む電極を有する。
【００６３】
図11Cは、電極120が同じ寸法である平面MEMSフィルムの実施形態を示す。いくつかの実施形態においては、最基端側列の電極と最末端側列の電極とが電気的に相互接続され、したがって、各列が周電極として働くことができる。
【００６４】
図11Dは、円形電極として構成された電極120を有する平面MEMSフィルムを示す。円形電極として構成された電極120は、電極の縁の周囲の電荷密度問題を改善し得る。図11Eは、電極120が異なるサイズの円形電極として構成されている平面MEMSフィルムを示す。大きいほうの円形電極は刺激のために使用され得、小さいほうの円形電極は記録のために使用され得る。図11Fは、電極120が円形電極として構成され、行どうしが接近して配置されている平面MEMSフィルムを示す。
【００６５】
図11Gは、電極120が細長い電極および円形電極として構成されている電極配置の平面MEMSフィルムを示す。細長い電極は、記録電極として構成されることができ、各行に沿って、刺激電極として構成され得る円形電極と組み合わされている。図11Hは、各電極120が内側部分294および外側部分292を含む電極配置の平面MEMSフィルムを示す。いくつかの実施形態において、内側部分は刺激電極であり、外側部分292は記録電極である。図11Iは、各電極が四つのバンド299を含む平面MEMSフィルムを示す。いくつかの実施形態においては、バンド299の二つ以上が電気的に結合される。
【００６６】
電極120の一つまたは複数が、刺激リード100の信頼性を改善する冗長性のトレースを含むことができる。電極120は、MEMSフィルム110に埋め込まれる金属トレースを介してリボンケーブル125の端部のコンタクトパッド145に接続されることができる。トレースは、電極120が、電極120が結合しているコンタクトパッド145から断線する危険性を減らすために、電極120の周囲にいくつかの冗長性を有することができる。このデザインは、図12の中で、たとえばMEMS電極フィルム300の簡略化態様によって示されている。
【００６７】
図12は、冗長性の周辺トレースを有する電極を有するMEMSフィルムを示す。図示するように、金属層がポリマー層305の上に付着されている。金属層は、コンタクトパッド145、トレース315、周辺トレース314および電極120を含むことができる。各周辺トレース314は、対応する電極120の周囲に延びることができる。周辺トレース314は、複数の接続点316で電極120と結合されることができる。各電極120が四つの接続点316を含むことができる。いくつかの実施形態において、各電極120は、電極120の辺ごとに一つまたは複数の接続点316を含む。たとえば、図12に示す電極120は、四つの辺と、辺ごとに一つの接続点316とを有する正方形である。いくつかの実施形態においては、接続パッド145もまた、周辺トレース314によって包囲されることができる。
【００６８】
図13Aおよび13Bは、図12に示す第一の分離層305への第二のポリマー325（または分離層）の付着を示す。第二のポリマー層325は、電極120およびコンタクトパッド145と整合する複数のスルーホール310を含むことができる。金属層の上に付着させることができるケイ素系バリヤ層もまた、第二のポリマー層のスルーホール310と整合する複数のスルーホールを含むことができる。第二のポリマー325は、第一のポリマー層305および金属導電層の表面に接着することができる。第二のポリマー325はフォトリソグラフィー的に画定することができる。得られる層のスタックが図13Bに示され、図中、電極120および対応するコンタクトパッド145はスルーホール310を通して見えるが、トレース315および周辺トレース314は隠れて見えず、外部環境から電気的に分離されている。
【００６９】
図14Aおよび14Bは、電圧がトレース境界に印加されたときの電極中の等電位面を示す。図14A中、電極は一つのトレース315だけに結合され、周辺トレース314を含まない。いくつかの実施形態においては、トレース315と電極120との接合部が、印加電圧が最高になる区域である。図14Aは、電圧がトレース315に印加されたときの電極120中の等電位面332を示す。電位は、トレース315と電極120との接合部の近くの角に集中している。いくつかの実施形態において、集中した電位は、接合部における装置信頼性問題に寄与することができる。図14Bは、周辺トレース314を有する電極120を示す。周辺トレース314は、電極120への四つの接続点により、電位337を電極120全体でより良く分散させる。電位の分散は、電極の健全さを増し、接続点の一つが破損した場合、冗長性を提供することができる。
【００７０】
電極120は、各電極120上で電流密度の焦点を減らすための丸められた電極角を含むことができる。図15Aは、電圧が印加された長方形の電極120を示す。この例において、電極の角で高い電流密度が発生することができる。図15Bは、長方形の角と比べて電流密度を減らすことができる丸められた端部または半円形端部を有する電極120を示す。電流密度の低下は電極を劣化から保護することができる。
【００７１】
図16Aおよび16Bは、周辺トレースを有する例示的な丸角電極を示す。図16Aは、四つの丸角電極120を有するMEMSフィルムを示す。電極120はトレース315によってコンタクトパッド145に接続されている。トレース315は、電圧分散が接点316で均等になり、それにより、電極面上に電圧をより均一に分散させることを可能にする周辺トレース314と結合している。図示するように、周辺トレース314は電極120の周囲を取り囲まない。しかし、いくつかの実施形態において、周辺トレース314は電極120の周囲を完全に取り囲むことができる。図16Bは、第二のポリマー層375が定位置に配されて周辺トレース314およびトレース315を封入するMEMSフィルムを示す。
【００７２】
図17は、周辺トレースに結合された、丸められた角を有する電極中の電流密度分布を示す。丸角電極120は周辺トレース314によって完全に包囲されている。周辺トレース316は電極120への二つの接続を形成する。電位がトレース315に印加されると、等電位領域382が周辺トレース316の周囲に分散し、二つの接続点から電極120に入る。電極120の複数の点に電位を印加することにより、電位は電極120全体でより均一に分散する。
【００７３】
電極120はメッシュを含むことができる。図18は、メッシュ電極として構成された複数の電極120を有するMEMSフィルム110を示す。メッシュ電極構成は、電流密度を電極面の特定の区域、たとえば中央に集中させるために使用することができる。図19は、メッシュ電極として構成された電極120を示す。メッシュ電極120は複数の同心バンドを含むことができる。いくつかの実施形態において、各バンドは同じ太さであり、他の実施形態において、図19に示すように、各バンドは、電極120の中心に向けて細くなり得る。メッシュ電極120の中心に向けて各バンドが細くなることは、電流密度を電極120の中心に向けて増し、それにより、電極の周囲からの電流の広がりを制限することができる。いくつかの実施形態において、メッシュ電極は、電流によって影響される組織の量を電極の中心に集中させる効果を有し、それにより、患者における指向性刺激の効果を増す。
【００７４】
図20は、複数のバンドを有するメッシュ電極構成を示す。MEMSフィルム420は、複数のメッシュグラデーション電極427を含む。各メッシュグラデーション電極427は複数の電極バンド423を含む。いくつかの実施形態において、バンドは、メッシュグラデーション電極427の中心に向けて細くなる。バンドが細くなると、電流密度を電極427の中心に向けて集中させることができる。図21は、メッシュグラデーション電極の周囲の電流密度425の有限要素解析モデルを示し、これは電流密度がメッシュグラデーション電極423の中心に向けて最高になることを示す。図22は、図21にモデル化した電極に対して円周方向のアーク長に沿う電流密度425を示す。図21および22に示す数値解析は、メッシュ電極を使用すると、電流密度ピークを電極の周辺から電極の中心へと移動させることができることを示す。
【００７５】
図23Aは、刺激リード100の長さに対して垂直に向けられたグラデーション電極を有するMEMSフィルムを示す。グラデーションメッシュ電極427は、電流の量をMEMSフィルムに沿って縦方向に集中させるためにMEMSフィルム上で実現される。図23Bおよび23Cは、導電性媒体と接触したときのグラデーションメッシュ電極427の表面における電位の有限要素解析モデルを示す。数値解析は、グラデーションメッシュを使用すると、電流密度ピーク426を電極の周辺から電極427の中心に向けて移動させることができることを示す。図23Dは、電極長さに沿う電流密度426のピークを示し、適切なグラデーションメッシュを用いると、高い電流密度のピークを周辺から電極の中心に向けて動かすことができることを示す。図23Eは、非メッシュ電極の電流密度2301の間の差を示す。非メッシュ電極の電流密度2301はその周辺部に電流密度ピークを含む。グラデーションメッシュ電極の電流密度2302は電極の中心の近くに複数のピークを含む。
【００７６】
いくつかの実施形態において、グラデーションメッシュ構成は、副作用を回避し、刺激信号を所期の標的の部位に集中させることにより、ヒト対象における電気刺激の効能を増大させる。
【００７７】
図24Aおよび24Bは、リボンケーブルを有しないMEMSフィルム110構成を示す。図24Aは、リボンケーブルを有しないMEMSフィルム110を平面構成で示す。コンタクトパッド区域525がMEMSフィルム110から延びている。コンタクトパッド区域525は複数のコンタクトパッド145を含む。電極120がトレースによって一つまたは複数のコンタクトパッド145と電気的に結合している。MEMSフィルム110はまた、複数のバイア527（またはMEMSフィルム110中の穴）を含むことができる。バイア527は、封入用エポキシ樹脂がコンタクトパッド区域525の周囲に流れ、コンタクトパッド区域525を完全に封入することを可能にすることにより、アセンブリを支援することができる。バイア527はまた、MEMSフィルム110とコンタクトパッド区域525との接合部の曲りを改善することができる。
【００７８】
図24Bは、円柱形へと熱二次成形された後のMEMSフィルム110を示す。成形されたMEMSフィルム110は内腔530を画定する。コンタクトパッド区域525は内腔530の中に折りたたまれている。いくつかの実施形態において、内腔530は封入用エポキシ樹脂で埋め戻される。
【００７９】
図25Aは、スタイレットに結合され、ボディ150と結合された、リボンケーブルを有しないMEMSフィルムを示す。図示するように、成形されたMEMSフィルムによって画定される内腔の内部を見せるために、リボンケーブルを有しないMEMSフィルムの上部は除かれている。コンタクトパッド区域525がスタイレット153と結合され、リードワイヤ160がコンタクトパッド145と結合されている。図25Bは、図25Aに示す同じ態様を、ただし異なる角度から示す。これらおよび他の例においては、内部の特徴を示すためにMEMSフィルムの部分が除かれている。
【００８０】
図25Cは、アセンブルされ、オーバーモールド成形された状態の、リボンケーブルを有しないMEMSフィルム110を示す。リードワイヤ160が定位置に溶接されたのち、MEMSフィルム110がポリマーまたはエポキシ樹脂溶液で埋め戻されて円柱形を固めている。ポリマーはまた、コンタクトパッド145へのリードワイヤ160接続を封入し、分離する。いくつかの実施形態において、リボンケーブルを有しないMEMSフィルムは、リボンケーブルを有するMEMSフィルムに比べて信頼性が高い。コンタクトパッド区域525はまた、コンタクトパッド145に通じるトレースのためのより多くのスペースを電極部位120の間に提供することができる。
【００８１】
図26A〜26Hは、平面成形円柱形MEMSフィルムの円柱形を維持する方法を示す。図26Aは、フックとクリップによって円柱形を維持することができるMEMSフィルム110を示す。MEMSフィルム110は、二つのフック607および二つの切欠き605または他の数のフックまたは切欠きを含むことができる。図26Bは、フック607が切欠き605と結合した平面成形円柱形MEMSフィルム110を示す。MEMSフィルム110が円柱へと成形されるとき、MEMSフィルム110の互いに反対側のフック607および切欠き605が互いと整合する。各フック607は、その対応する切欠き607の凹部に滑り込むことができる。また、いくつかの実施形態においては、平面成形円柱形MEMSフィルム110の継ぎ目が定位置に接着されてもよい。
【００８２】
図26Cは、平面成形円柱形MEMSフィルム110の円柱形を維持するための固定穴625の使用を示す。MEMSフィルム110はMEMSフィルム110の各角に穴625を含む。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110はまた、MEMSフィルム110の各長辺に沿ってさらなる穴625を含むことができる。図26Dに示すように、MEMSフィルム110が円柱へと成形されると、二つの穴625が互いと整合する。ワイヤ627を各穴625に通して継ぎ目を固定し、平面成形円柱形MEMSフィルム110の円柱形を維持することができる。ワイヤ627は、金属もしくはポリマーワイヤ、ステープルまたはクリップであることができる。
【００８３】
図26Eは、平面成形円柱形MEMSフィルム110の末端部を示す。MEMSフィルム110は、MEMSフィルム110の反対側縁632の下に位置するアンダーハング634を含むことができる。アンダーハング634は、接着剤を塗布するためのプラットフォームを提供することができる。アンダーハング634と反対側縁632とが機械的に押し合わされて、平面成形円柱形MEMSフィルム110の継ぎ目にシールを形成することができる。いくつかの実施形態において、アンダーハング634は、平面成形円柱形MEMSフィルム110によって画定される内腔の中へと延びることができる。これらの実施形態において、内腔がエポキシ樹脂で埋め戻されるとき、アンダーハング634はエポキシ樹脂内に捕らえられて、平面成形円柱形MEMSフィルム110の解体を防ぐことができる。いくつかの実施形態において、図26Fに示すように、アンダーハング態様は複数の穴625を含むことができる。上記の例におけるように、MEMSフィルム110の二つの縁を、各穴625を通過するワイヤ627によって結束することができる。
【００８４】
図26Gおよび26Hは、平面成形円柱形MEMSフィルム110の円柱形を維持するためのオーバーモールド成形法を示す。ひとたび円柱形へと成形されたならば、エンドキャップがMEMSフィルム110の末端部の上にカラー655を形成することができる。ボディ150がMEMSフィルム110の基端部の上にカラー655を形成することができる。図26Hによって示すように、エンドキャップのカラー655（およびボディ150のカラー655）は所定の距離657だけMEMSフィルム110と重なる。いくつかの例において、カラー655は、MEMSフィルム110の縁によって円柱形の長さに沿って形成される間隙を封じ込めるために、継ぎ目111の上を縦方向に延びてもよい。
【００８５】
刺激リード100は刺激リード100のエンドキャップ上に末端記録部位を含むことができる。図27Aは、エンドキャップ電極を有する例示的なMEMSフィルム110を示す。刺激リード100は、刺激リード100のエンドキャップ725と結合した複数のエンドキャップ電極715を含むことができる。図27Aに示すように、刺激リード100は、四つのエンドタグ710に沿って配置された五つのエンドキャップ電極715を含む。エンドキャップ電極715は、患者の脳への刺激リード100の埋め込み中に神経活動を識別するために使用することができる。エンドタグ710は、埋め込み中にエンドキャップ電極715が定位置にとどまることを保証するためにエンドキャップと結合されることができる。
【００８６】
図27Bは、末端記録部位を含むように構成された刺激リード100の端面図を示す。上記のように、刺激リード100は、エンドキャップ725の面に配置された五つのエンドキャップ電極715を含み得る。刺激リード100は、中央エンドキャップ電極715を含み、さらに、中央エンドキャップ電極715に対してわずかに基端側に配置された複数のエンドキャップ電極715を含み得る。いくつかの実施形態において、中央エンドキャップ電極715に対してわずかに基端側に配置されたエンドキャップ電極715の一つは、前、後、外および内方向それぞれに向けられている。
【００８７】
図27Cは、エンドキャップ電極715を有する平面MEMSフィルム110を示す。四つのエンドタグ710がMEMSフィルム110の末端部から延びている。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム110は四つより多いエンドタグ710を含み得る。たとえば、MEMSフィルム110は5〜12のエンドタグ710を含み得る。少なくとも一つのエンドキャップ電極715がエンドタグ710それぞれに配置されている。いくつかの実施形態において、エンドタグ710の一つはより長く、さらなるエンドキャップ電極715を含む。より長いエンドタグ710はエンドキャップ725の頂点まで延びることができ、より長いエンドタグ710の端部のエンドキャップ電極715は、エンドキャップ725に付着されたとき、中央のエンドキャップ電極715になる。
【００８８】
MEMSフィルムは既存の刺激リードと結合することができる。図28Aは、既存の刺激リード、たとえばMedtronic 3389 DBSリード（Medtronic Inc., MN）に結合されたMEMSフィルム730を示す。MEMSフィルム730は既存のリング電極755の間または周囲に配置されることができる。MEMSフィルム730は、さらなる電極120およびエンドキャップ電極715を既存の刺激リードに加えることができる。MEMSフィルム730の付加は、記録または刺激する能力を既存の刺激リードに指向的に加えることができる。図28Bは、MEMSフィルム730を平面構成で示す。MEMSフィルム730は、一つのアーム742および一つのエンドキャップ電極715に沿って配置された四つの電極120を含む。いくつかの実施形態において、MEMSフィルム730は、一つまたは複数のアーム742に配置された複数の行の電極120を含む。各アーム742は、各リング電極755の間にフィットするように構成されることができる。
【００８９】
刺激リードは、刺激リードの軸に沿って縦方向に分散した電極を有することができる。電極は、電極位置の間での屈曲を可能にするために、刺激リードの軸に沿って縦方向に分散することができる。フレキシブルな刺激リードは、たとえば脊髄または骨盤底刺激に使用することができる。
【００９０】
図29Aは、刺激リード760の軸に沿って縦方向に分散した電極をもって構成された刺激リード760の末端部を示す。刺激リード760は、電極部位の間での屈曲を許すことができるMEMSフィルム770を含む。MEMSフィルム770は、MEMSフィルム770が配置されている外部チューブ765内にあるリードワイヤ160に接続されている。
【００９１】
図29B〜29Dは、刺激リード760の末端部の拡大図を示す。MEMSフィルム770は、外部チューブ765の周囲に巻き付く複数の電極120を含む。各電極120は、それぞれのリボンケーブル125に埋め込まれたトレースを介してコンタクトパッド145と結合している。リードワイヤ160が、溶接、接合または接着によって各コンタクトパッド145に接続され、接着されて、各電極120をMEMSフィルム770の基端部に電気的に結合している。MEMSフィルム770上のすべての後続の電極部位775が同じやり方でアセンブルされる。図29Cおよび図29Dは、神経刺激リード760の同じ末端部のさらなる平面透視図を提供する。
【００９２】
図29Eは、外部チューブ765に配置される前の平面構成のMEMSフィルム770を示す。MEMSフィルム770は、タブ780上に配置された複数の電極120を含む。タブ780はリボンケーブル125によって接続され、リボンケーブルは、電極120の少なくとも一つのためのコンタクトパッド145を含む。図29Fは、一つより多い電極120が各タブ780上に配置されているMEMSフィルム770のもう一つの構成を示す。各リボンケーブル125上のコンタクトパッド145の数は、各タブ780上に配置された電極120の数に一致するように増やされる。いくつかの実施形態においては、2〜12の電極を各タブ780上に配置することができる。
【００９３】
図30Aおよび30Bは、患者の脊柱の近くに埋め込まれた刺激リード760を示す。刺激リード760の可撓性が、刺激リード760を椎骨815の間に挿入して脊髄817の近くに配置することを可能にする。
【００９４】
いくつかの実施形態において、白金電極は厚肉化される。電極の白金は、エレクトロガルバニックにその本来の厚さよりも厚肉化される。たとえば、一つの方法は、刺激リードの末端部をエレクトロガルバニック浴に挿入し、電流をコンタクトに印加して白金層の成長を開始させる方法である。図31は、電極をエレクトロガルバニックに厚肉化する工程を示す。刺激リード100を浴842に挿入し、カルバニック電源845を使用して電流を印加する。いくつかの実施形態において、成形された刺激リード100上に厚肉化層を成長させ、キャリヤウェーハ上の平面刺激リード100上には成長させない一つの利点は、後で円柱形へと成形されるとき、厚肉化層が応力を受け得ないことである。これらの実施形態においては、プラズマ蒸着法を使用して、さらなる白金または他の材料、たとえば酸化イリジウムを電極の本来の厚さよりも大きい厚さまで付着させ得る。
【００９５】
図32Aは、白金成長なしの刺激リード100の断面図を示し、図32Bは、白金成長を有する刺激リード100の断面図を示す。図32Aおよび32Bは、各刺激リード100が第一のポリイミド層870、第一のケイ素系バリヤ層872、第一の金属層878、第二のケイ素系バリヤ層874および第二のポリイミド層876を含むことを示す。図32Bに示すように、ガルバニックに成長させた白金層880が、金属シード層878が露出する領域に付着されている。白金層880の成長は、第二のポリイミド層876の上面の近く（たとえば数ミクロン以内）であることもできるし、または白金層880は、第二のポリイミド層876の面と同じ高さである白金厚さを提供することもできる。
【００９６】
いくつかの実施形態において、トレースまたは刺激リード100の他の金属部品は、電極120を含む金属層よりも下の第二の金属層中に配置される。第二の金属層中のトレースは、トレースが、コンタクトパッドまたは電極の縁以外の場所でコンタクトパッドおよび電極に接続することを可能にする。これは、コンタクトパッドおよび電極のためのより均一な電流密度を可能にすることができる。また、電極への各接続が同じ電位で接触して、電流密度の均一さを改善することができる。図33A〜33Nは、第二の封入金属層を有するMEMSフィルムを製造する方法を示す。
【００９７】
図33Aは、キャリヤ基材901を提供する第一の工程を示す。少なくとも二つのサブレイヤーを含む第一の層902を基材901の表面に付着させることができる。第一の層902のサブレイヤーの一つは、完成したMEMSフィルムをキャリヤ基材901から分離するために後続の電気化学エッチング工程で除去される犠牲層であることができる。犠牲サブレイヤーは、犠牲層をエッチングするために電気化学セルを形成するように働くことができる別のサブレイヤー（アンダーレイヤーと呼ばれる）によって先行されることができる。
【００９８】
図33Bを参照すると、製造過程における次の工程は、第一のポリマー層905を犠牲層902の上に付着させる工程を含むことができる。第一のポリマー層は厚さ約2μm〜約15μmであることができる。
【００９９】
図33Cを参照すると、ケイ素系バリヤ層910を付着させることができる。ケイ素系バリヤ層910は、厚さ約500nm〜約5μmであることができ、その厚さが、後続のアセンブリ技術中にケイ素系バリヤ層910が曲がるのに十分な可撓性を有することを可能にすることができる。
【０１００】
図33Dは、ケイ素系バリヤ層910の表面上のウェーハ全体に付着した第一の金属層915を示す。第一の金属層915内の構造、たとえばトレースおよびコンタクトは、フォトリソグラフィー技術を使用して構造化することができる。第一の金属層915は概して、いくつかの金属層、たとえばチタン、白金および再びチタンを付着させて、接着を改善することができる三重層を形成することによって組み込むことができる。三重層は、それぞれ50nm、300nmおよび50nmの厚さで付着させることができる。
【０１０１】
図33Eを参照すると、第二のケイ素系バリヤ層920を付着させることができる。第二のケイ素系バリヤ層920は、第一のケイ素系バリヤ層910と同じ技術を使用して付着させることができ、概して類似した厚さであることができる。いくつかの実施形態において、第二のケイ素系バリヤ層920は第一のケイ素系バリヤ層910よりもわずかに薄い。図33Eによって示すように、第二のケイ素系バリヤ層920および第一のケイ素系バリヤ層910は金属層915を完全に包囲して、それを電気的に分離する。
【０１０２】
図33Fは、第二のケイ素系バリヤ層920の局所エッチングを実施して、第一の金属層915を露出させるケイ素系バリヤ層バイア（またはスルーホール）917を形成することができることを示す。
【０１０３】
図33Gを参照すると、第二の金属層925を第二のケイ素系バリヤ層の表面に付着させる。第二の金属層925は、第一の金属層915に類似した金属を含み、第一の金属層915とほぼ同じ厚さまたは類似した厚さであることができる。第二の金属層925は、ケイ素系バリヤ層バイア917を介して第一の金属層915と電気的に接触する。
【０１０４】
図33Hは、第三のケイ素系バリヤ層927の付着を示す。第三のケイ素系バリヤ層927は、第一のケイ素系バリヤ層910に類似した方法で付着させることができ、第一のケイ素系バリヤ層910と同じ厚さまたは類似した厚さであることができる。
【０１０５】
図33Hは、層のエッチングを示す。ケイ素系バリヤ層は、プラズマエッチングを使用してエッチングすることができる。エッチング加工の一例は、テトラフルオロメタンガス（CF4）を使用する反応性イオンエッチングである。フォトレジスト層を使用して、どの区域をエッチングするのかを画定することができる。第二または第一の金属層を露出させるために、第三のケイ素系バリヤ層927中に開口を形成することができる。
【０１０６】
図33Iは、基材に付着した第二のポリマー層930を示す。第二のポリマー層930は、第一のポリマー層905と同じポリマーまたは異なるポリマーであることができ、第二のポリマー層930は同じ厚さまたは異なる厚さであることができる。いくつかの実施形態において、第二のポリマー層930はポリイミドであり、厚さ約2μm〜約15μmである。
【０１０７】
図33Jは、第一および第二のポリイミド層905および930それぞれの酸素プラズマエッチングの結果を示す。エッチング工程は、第二のポリイミド層930中に開口932を形成して第三のケイ素系バリヤ層927を露出させる。
【０１０８】
図33Kは、金属開口933を形成して第二の金属層925を露出させるための第三のケイ素系バリヤ層925のエッチングを示す。いくつかの実施形態において、開口933はまた、第一の金属層915の領域まで下がることができる。開口933は、神経組織と接触する電極120の領域を画定する、またはコンタクトパッド145を画定することができる。
【０１０９】
図33Lは、基板へのフォトレジスト層935の付着を示す。フォトレジスト層935は、露出した金属開口933を維持することができる。フォトレジスト層935中の開口937は、金層が成長するための領域を形成することができる。
【０１１０】
図33Mは、開口937中の厚い金層940のガルバニック成長を示す。金層940は、ウェーハ中のすべての金属トレースを、ウェーハの縁と金属開口937との間の電気接続を許す周囲金属バンドに接続することによって成長させることができる。いくつかの実施形態において、金成長層940は厚さ約5μm〜約20μmである。
【０１１１】
図33Nは、フォトレジスト層935が除去されて電極開口943を露出させたことを示す。ここで、電気化学エッチングを使用して犠牲層902を除去することにより、MEMSフィルムをウェーハ901から除去する。
【０１１２】
図34A〜34Eは、二つの金属層を有するMEMSフィルムの例を示す。図34Aは、第一のポリマー層およびケイ素系バリヤ層953の上に付着した第一の金属層915を示す。電極とは異なる金属層中のトレースの配置は、等電位の中心点からトレースをディスパッチすることによって電極表面の電位分散を改善することができる。たとえば、電位または電流をパッド959に印加することができ、電流は、トレース315に沿って所与の電位の等電位十字点955に向かって移動する。等電位十字点955から、電流は、互いに類似した電位にある四つの末梢部954それぞれに移動する。
【０１１３】
図34Bは、第二のケイ素系バリヤ層920の付着を示す。第二のケイ素系バリヤ層920は、末梢部954およびパッド959の端部と整合するように構成されているいくつかのバイア917を含む。
【０１１４】
図34Cは、ケイ素系バリヤ層920への第二の金属層の付着を示す。第二の金属層は電極120およびコンタクトパッド145を含む。各電極120は、バイア917を介して第一の金属層915と接触する複数の接点977を含む。他の実施形態において、電極120は接点977を含まず、電極120は、電極120のボディ内に配置されているバイア917を介して第一の金属層915と接触する。
【０１１５】
図34Dは、第三のケイ素系バリヤ層および第二のポリイミド層930の付着を示す。第三のケイ素系バリヤ層および第二のポリイミド層930は、電極120およびコンタクトパッド145を画定するスルーホール982を含む。
【０１１６】
図34Eは、完成したMEMSフィルムを示す。第二のポリイミド層930が電極120およびコンタクトパッド145を画定する。いくつかの実施形態において、第二の金属層の使用は許容可能な電極サイズ、向きおよび数量を改善する。理由は、トレースを別個の層に移動することが、電極金属層内の表面積を解放して、電極を動かし、配置するためのより大きな自由度を可能にするからである。
【０１１７】
図35Aは、刺激リード100の例示的な基端部180を示す。いくつかの実施形態において、基端部コンタクト190はMEMSフィルムとして実現することができる。基端部コンタクト190をMEMSフィルムとして実現すると、基端部180の直径を減らし、基端部コンタクト190の製造性を改善することができる。基端部180は、Medtronic 37081ケーブルのような既存の延長ケーブルと適合性であるように構成されることができる。延長ケーブルは、刺激リード100を、たとえばMedtronic Activa PCであることができる埋め込み可能な刺激装置122と結合することができる。いくつかの実施形態において、基端部180は、Medtronic 37081に比べてコンタクト間の小さなピッチを有する延長ケーブルと適合性であるように構成されることができる。基端部180のMEMSフィルム1910は、上記MEMSフィルム製造法を使用して製造することができる。たとえば、基端MEMSフィルム1910は、円柱形へと予備成形され、ポリマーまたはエポキシ樹脂で埋め戻される平面フィルムとして形成されることができる。図35Bは、基端部180を異なる角度から示す。
【０１１８】
図35Aおよび35Bに示すように、MEMSフィルム1910は末端部分1915を含み、その末端部分が、MEMSフィルム1910をリードワイヤ160に電気的に結合する複数のコンタクトパッド145を組み込み、リードワイヤはリードボディ150に沿って刺激リード100の末端部に向けて延びる。MEMSフィルム1910の基端部分1915は複数の基端コンタクト190を含むことができる。基端コンタクト190は、MEMSフィルム1910の末端部分1915上のコンタクトパッド145の一つまたは複数と電気的に連絡していることができる。いくつかの実施形態において、コンタクトパッド145はリング電極である。MEMSフィルム1910の基端部分1911および末端部分1915は、一つまたは複数のインターコネクト1925によって互いと結合されることができる。基端部分1911のコンタクト190を末端部分1915のコンタクト145と電気的に結合するトレースがインターコネクト1925内に収容されることができる。いくつかの実施形態において、冗長性のトレースがインターコネクト1925の少なくとも一つ内に含まれる。冗長性のトレースは、一つのインターコネクト1925が破損した場合、装置故障を防護するように役立つことができる。刺激リード100の基端部180を通して内腔1950が画定されている。内腔1950は、埋め込みスタイレットの通過を許すように構成されることができ、埋め込みスタイレットは、埋め込み中、刺激リード10に剛性を提供することができる。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、基端部180は、基端部コンタクト190に対して末端側に剛性領域を含むことができる。剛性領域は、長さ約1cm〜約5cmまたは約1.5cm〜約2.5cm、たとえば実質的に2cmであることができる。剛性領域は、脳神経外科医が基端部180を延長ケーブルのメス側端に押し込むのに役立つことができる。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、基端コンタクト190は、上記エレクトロガルバニック蒸着法を使用して厚肉化することができる。基端コンタクト190の厚肉化は、基端部180への延長ケーブルの度重なる結合にとって好都合であることができる。理由は、厚肉化された金属層は、基端コンタクトの耐引掻き性を改善して、基端コンタクト190をより確実かつ耐久性にすることができるからである。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるMEMSフィルム技術はまた、延長ケーブルを実現するために使用されることもできる。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、MEMSフィルムは、ボディ150と結合している封入チューブ内に配置されることができる。図36は、封入チューブ内に配置された例示的なMEMSフィルム110を示す。MEMSフィルム110は、コンタクトが結合されることができる複数のボンドパッド1961を含むことができる。いくつかの実施形態において、ボンドパッド1961は、電極120に類似した金属面である。いくつかの実施形態において、内部MEMSフィルム110は、円柱へと成形されたとき、たとえば、MEMSフィルム110が封入チューブ内に配置されない、図3Aに示すMEMSフィルム110から成形される円柱に比べて小さい直径を有することができる。MEMSフィルム100を封入するチューブの直径は約0.5mm〜約1.5mmであることができる。内部MEMSフィルム110はまた、複数のコンタクトパッド145を含むことができる。
【０１２２】
図37Aおよび37Bは、コンタクト1970の二つの図を示す。いくつかの実施形態において、コンタクト1970は、電極120に比べて相対的に厚い。コンタクト1970は、内腔を有する白金円柱を複数の区分へと縦方向に割ることによって形成することができる。いくつかの実施形態において、白金円柱は、約0.5mm〜約1.5mmの内径および約0.7mm〜1.7mmの外径を有することができる。いくつかの実施形態において、白金円柱の壁は厚さ約0.2mmである。白金円柱は、円柱をレーザマイクロ加工することによってコンタクト1970へと分割することができる。いくつかの実施形態において、コンタクト1970は、白金、チタンまたは他の導電性材料を酸化イリジウムコーティングとともに含む。
【０１２３】
図38Aおよび38Bは、コンタクト1970とMEMSフィルム1955との結合を示す。図示するように、コンタクト1970は各ボンドパッド1961と結合している。いくつかの実施形態において、コンタクト1970は、たとえばレーザ溶接、熱圧着、超音波結合、導電性接着、ワイヤボンディングまたはろう付けにより、ボンドパッド1961と結合される。図38Bは、各ボンディングパッド1961に結合されたコンタクト1970を示す。いくつかの実施形態において、各コンタクト1970はMEMSフィルム110よりもずっと厚い。ひとたびMEMSフィルム110と結合されたならば、コンタクト1970は、MEMSフィルム110内に埋め込まれたトレースを介してコンタクト145に電気的に結合される。いくつかの実施形態において、コンタクト1970は、MEMSフィルム110が円柱へと成形され、たとえば画定された内腔をポリマーで埋め戻すことによって剛化されたのち、MEMSフィルム110と結合される。いくつかの実施形態において、ボンディングパッド1961は、MEMSフィルム110と結合されるコンタクト1970の部分と実質的に同じサイズである。他の実施形態において、ボンディングパッド1961は、MEMSフィルム10と結合されるコンタクト1970の部分よりも大きいまたは小さいことができる。いくつかの実施形態において、コンタクトボンディングパッド1961は、円柱形コンタクトである、または異なるサイズおよび形状を含むことができ、いくつかのサイズはシミュレーション専用であり、一方で、他のサイズは記録専用である。
【０１２４】
図38Cは、コンタクト1970を有するMEMSフィルム110へのリードワイヤ160の結合を示す。リードワイヤ160は、ボディ150の長さに沿って延びるとき巻かれることができる。リードワイヤ160は各コンタクトパッド145と結合されることができる。図38Dは、封入チューブ内に配置されたMEMSフィルムを有する例示的な刺激リードを示す。封入チューブ1990は、MEMSフィルム110を、コンタクトパッド145およびリードワイヤ160の端部を含め、封入する。チューブ1990に封入されると、コンタクト1970は露出し、チューブ1990の外面と同じ高さになることができる。チューブ1990はボディ150と同じ高さになることができる。いくつかの実施形態において、チューブ1990は、MEMSフィルム110をエポキシ樹脂でオーバーモールド成形することによって形成される。オーバーモールド成形は、コントラクト1970をMEMSフィルム110に固定することができると同時に、電流を標的部位に通すためにコンタクト1970の面を露出した状態に維持する。オーバーモールド成形はまた、コンタクト145およびリードワイヤ160を電気的に分離することができる。
【０１２５】
マイクロ電極装置の様々な実施形態が本明細書に記載されている。これらの態様は、実例として記されたものであり、本開示の範囲を限定するものではない。記載された態様の様々な特徴が様々なやり方で組み合わされて数多くのさらなる態様を創出し得る。そのうえ、開示された態様との使用のために様々な材料、寸法、形状、埋め込み位置などが記載されているが、開示の範囲を超えることなく、開示されたもの以外も利用し得る。
【０１２６】
短期的または長期的のいずれかとして本明細書に記載された装置は、短期的に使用されてもよいし、長期的に使用されてもよい。これらの装置は、手術中のような期間だけ埋め込まれ、その後、取り出されてもよい。これらの装置は、長期間または無期限に埋め込まれてもよい。長期的として本明細書に記載された任意の装置が短期的に使用されてもよい。
【０１２７】
本開示は、様々な局面の例示として意図したものである、本出願に記載された特定の態様に関して限定されない。本開示の精神および範囲を逸脱することなく、修飾および変形を加えることができる。本開示の範囲内で機能的に等しい方法および装置が存在し得る。そのような修飾および変形は、特許請求の範囲に入ることを意図したものである。本開示の主題は、それが権利を有する全範囲の等価物を含む。本開示は、異なることができる、特定の方法、試薬、化合物、組成物または生物学的系に限定されない。本明細書の中で使用される用語は、特定の態様を説明するための用語であり、限定的であることを意図したものではない。
【０１２８】
本明細書における実質的に任意の複数形または単数形の語の使用に関して、文脈または用途に適切であるように、複数形は単数形を含むことができ、または単数形は複数形を含むことができる。
【０１２９】
概して、本明細書、特に特許請求の範囲（たとえば、特許請求の範囲の本文）で使用される用語は概して「非限定的」な用語として意図したものである（たとえば、用語「〜を含み」は、「〜を含むが、それに限定されない」と解釈されるべきであり、用語「〜を有し」は、「少なくとも〜を有し」と解釈されるべきであり、用語「〜を含む」は、「〜を含むが、それに限定されない」と解釈されるべきである、など）。記載される主題に関する請求項は、請求項記載を導入するための導入句「少なくとも一つの」および「一つまたは複数の」使用を含み得る。しかし、このような語句の使用は、不定冠詞による請求項記載の導入が、そのような導入された請求項記載を含む任意の特定の請求項を、その同じ請求項が導入句「一つまたは複数の」または「少なくとも一つの」および不定冠詞（たとえば、不定冠詞は、「少なくとも一つの」または「一つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）を含むときでさえ、そのような記載を一つだけ含む態様に制限することを暗示するものと解釈されるべきではない。請求項記載を導入するために使用される定冠詞の使用の場合にも同じことが当てはまる。加えて、導入される請求項記載の特定の数が明示的に記載されるとしても、そのような記載は、少なくともその記載された数を意味することができる（たとえば、「二つの記載」とだけの記載は、さらなる修飾語句なしで、少なくとも二つの記載または二つ以上の記載を意味する）。さらには、「A、BおよびCなどの少なくとも一つ」に類似する慣用句が使用されるような場合、概して、そのような構文は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AとBをいっしょに、AとCをいっしょに、BとCをいっしょに、および／またはAとBとCをいっしょになど有する系を含むが、それらに限定されない）。「A、BまたはCなどの少なくとも一つ」に類似する慣用句が使用される場合、概して、そのような構文は、Aのみ、Bのみ、Cのみ、AとBをいっしょに、AとCをいっしょに、BとCをいっしょに、および／またはAとBとCをいっしょになど有する系を含むが、それらに限定されない）。二つ以上の代替語を提示する任意の離接的接続語句は、明細書、特許請求の範囲または図面のいずれであろうと、それらの用語の一つ、それらの用語のいずれか、または両方の用語を含む可能性を考慮することができる。たとえば、語句「AまたはB」は「A」または「B」および「AおよびB」の可能性を含む。
【０１３０】
加えて、開示の特徴または局面がマーカッシュ群として記載される場合、本開示はまた、マーカッシュ群の任意の個々のメンバーまたはメンバーのサブグループとしても記載される。
【０１３１】
また、本明細書に開示される任意の範囲は、あらゆるすべての部分範囲およびその部分範囲の組み合わせを包含する。任意の記載される範囲は、その同じ範囲が少なくとも等しい半分、1/3、1/4、1/5、1/10などに分割されることを十分に記載し、可能にするものとして容易に認められることができる。非限定的な例として、本明細書に記載される各範囲は、下1/3、中間1/3および上1/3などに容易に分割されることができる。「〜まで」、「少なくとも〜」、「〜より大きい」、「〜より小さい」などの文言は、記載された数字を含み、その後、上記のような部分範囲に分割されることができる範囲を指す。最後に、範囲は個々のメンバーを含む。
【０１３２】
本明細書に記載される技術の一つまたは複数もしくはその任意の部分は、コンピュータハードウェアまたはソフトウェアもしくは両方の組み合わせとして実現することができる。方法は、本明細書に記載される方法および図面にしたがって、標準的なプログラミング技術を使用して、コンピュータプログラムで実現することができる。プログラムコードが入力データに適用されて、本明細書に記載される機能を実行し、出力情報を生成する。出力情報は、ディスプレイモニタのような一つまたは複数の出力装置に適用される。各プログラムは、コンピュータシステムと通信するための高レベル手続きまたはオブジェクト指向プログラミング言語で実現され得る。しかし、プログラムは、望むならば、アセンブリまたは機械言語で実現することができる。いずれにしても、言語はコンパイル言語または翻訳言語であることができる。そのうえ、プログラムは、その目的のために事前にプログラムされた専用集積回路で作動することができる。
【０１３３】
そのようなコンピュータプログラムそれぞれは、本明細書に記載される処置を実行するために記憶媒体または装置がコンピュータによって読まれたときコンピュータを構成し、作動させるために汎用または専用プログラマブルコンピュータによって読まれることができる記憶媒体または装置（たとえばROMまたは磁気ディスケット）に記憶されることができる。コンピュータプログラムはまた、プログラム実行中、キャッシュまたは主メモリ中に常駐することもできる。本明細書に記載される分析、前処理および他の方法はまた、コンピュータプログラムによって構成されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体として実現されることもでき、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータを特定かつ既定のやり方で作動させて、本明細書に記載された機能を実行させる。いくつかの態様において、コンピュータ読み取り可能な媒体は、たとえば、記録された情報が伝搬信号以外の形態で記録されるような、有形かつ実質的に非一時的な性質である。
【０１３４】
いくつかの態様において、プログラム製品は信号担持媒体を含み得る。信号担持媒体は、たとえばプロセッサによって実行されると上記機能を提供し得る一つまたは複数の命令を含み得る。いくつかの実施形態において、信号担持媒体は、コンピュータ読み取り可能な媒体、たとえばハードディスクドライブ、コンパクトディスク（CD）、デジタルビデオディスク（DVD）、デジタルテープ、メモリなどを包含し得るが、それらに限定されない。いくつかの実施形態において、信号担持媒体は、記録可能な媒体、たとえばメモリ、読み書き（R/W）CD、R/W  DVDなどを包含し得るが、それらに限定されない。いくつかの実施形態において、信号担持媒体は、通信媒体、たとえばデジタルまたはアナログ通信媒体（たとえば光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）を包含し得るが、それらに限定されない。したがって、たとえば、プログラム製品は、信号担持媒体が無線通信媒体（たとえば、IEEE802.11規格に準拠する無線通信媒体）によって運ばれるRF信号担持媒体によって運ばれ得る。
【０１３５】
信号および信号処理技術はいずれも、性質においてデジタルまたはアナログもしくはそれらの組み合わせであり得る。
【０１３６】
本開示の特定の態様がその好ましい態様を参照しながら具体的に示され、説明されたが、本開示の範囲を逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更が加えられ得る。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１１−３】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２３Ｅ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２６Ｃ】
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【図２６Ｄ】
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【図２６Ｅ】
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【図２６Ｆ】
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【図２６Ｇ】
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【図２６Ｈ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
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【図２９Ｆ】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３−１】
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【図３３−２】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３４Ｃ】
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【図３４Ｄ】
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【図３４Ｅ】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３８Ｃ】
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【図３８Ｄ】
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