(57)【要約】      （修正有）【課題】柔軟性があり伸縮可能で、生体組織内に植え込み可能な高密度微小電極アレイを提供する。【解決手段】微小電極アレイは、金属製接触パッド２６と金属製トレース２８と金属製電極とを含む複数のパターン化した導電性特徴部を挟む、少なくとも第１と第２の植え込み可能で生体適合性のある高分子層１４、３２を含む。夫々の金属製トレース２８は金属製接触パッド２６と金属製電極間にあって、十分に丸みのある角とジグザグパターンを有する。後者の特徴は、ステント技術を用いて設ける。本発明は更に、微細加工技術とステント技術を組み合わせて、そのような柔軟性があり、伸縮可能で植え込み可能な微小電極アレイを製作する方法、並びに本発明の微小電極アレイを含む植え込み可能な医療用具を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植え込み可能な医療用具の要素として使用する微小電極アレイを形成する方法において、
第１の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層（polymeric layer）を少なくとも備える第１の構成体、ならびに金属製接触パッド、金属製トレース、および金属製電極を含む複数の導電性特徴部を備える第２の構成体を含む接着構成体を設ける工程であって、夫々の金属製トレースはジグザグパターン、および十分に丸みを帯びた角を有する、工程と、
第２の植え込み可能で生体適合性を持つ第２の高分子層を前記接着構成体に形成する工程であって、前記第２の高分子層は、前記複数の導電性特徴部を被覆し、前記金属製接触パッド、および金属製電極まで下方に延びたビアホールを内部に有する、工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は同一または異なる高分子材料（polymeric material）で構成され、
前記高分子材料は、シリコンポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、パリレン、フッ素重合体、ポリオレフィン、コラーゲン、キチン、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリグリコール乳酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリアミノ酸、ヒドロゲルからなる群から選択する、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は共にシリコンポリマーで構成される、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記シリコンポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）である、方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、
前記複数の導電性特徴部は、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、およびニチノール（ＮｉＴｉ）からなる群から選択した導電性金属または導電性金属合金で構成される、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記導電性金属または導電性金属合金はプラチナ（Ｐｔ）またはニチノール（ＮｉＴｉ）である、方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、
前記接着基板を設ける前記工程は、
公称常温で接着する工程と、
前記第１の高分子層の露出面が前記複数の導電性特徴部の露出面と接触するように前記第１の構成体を前記第２の構成体に接触させる工程と、
を含む、方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、
前記複数の導電性特徴部は、金属製シートまたは金属製フォイルをレーザエッチングすることにより、あるいは金属製シートまたは金属製フォイルをフォトリソグラフィ、およびエッチングすることにより形成される、方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
前記接着、および形成する前記工程を繰り返して多層３次元微小電極アレイを形成する、方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、
前記ビアホール内に導電材料を形成する工程、
を更に含む、方法。
【請求項１１】
植え込み可能な医療用具の要素として使用する微小電極アレイにおいて、
金属製接触パッド、金属製トレース、および金属製電極を含む複数のパターン化した導電性特徴部が間に挟まれた、少なくとも第１の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、および第２の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、
を備え、
夫々の金属製トレースはジグザグパターン、および十分に丸みを帯びた角を有する、微小電極アレイ。
【請求項１２】
請求項１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は同一または異なる高分子材料で構成され、
前記高分子材料は、シリコンポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、パリレン、フッ素重合体、ポリオレフィン、コラーゲン、キチン、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリグリコール乳酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリアミノ酸、ヒドロゲルからなる群から選択する、微小電極アレイ。
【請求項１３】
請求項１２記載の微小電極アレイにおいて、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は共に、シリコンポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、パリレン、フッ素重合体、ポリオレフィン、コラーゲン、キチン、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリグリコール乳酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリアミノ酸、ヒドロゲルで構成される、微小電極アレイ。
【請求項１４】
請求項１３記載の微小電極アレイにおいて、
前記シリコンポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）である、微小電極アレイ。
【請求項１５】
請求項１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記複数の導電性特徴部は、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、およびニチノール（ＮｉＴｉ）からなる群から選択した導電性金属または導電性金属合金で構成される、微小電極アレイ。
【請求項１６】
請求項１５記載の微小電極アレイにおいて、
前記導電性金属または導電性金属合金は、プラチナ（Ｐｔ）またはニチノール（ＮｉＴｉ）である、微小電極アレイ。
【請求項１７】
請求項１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記第２の高分子層内に、前記金属製接触パッド、および前記金属製電極を露出する、導電的に充填される複数のビアホール、
を更に備える、微小電極アレイ。
【請求項１８】
請求項１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記ジグザグパターンは約２から約２００の曲がり角、および角度を含む、微小電極アレイ。
【請求項１９】
請求項１１記載の微小電極アレイにおいて、
第２の高分子層の頂上に、追加した植え込み可能で生体適合性の高分子層、
を更に備え、
前記複数の導電性特徴部も夫々の前記高分子層間に存在する、微小電極アレイ。
【請求項２０】
植え込み可能な医療用具において、
金属製接触パッド、金属製トレース、および金属製電極を含む複数のパターン化した導電性特徴部を間に挟む、少なくとも第１の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、および第２の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、
を含み、
夫々の前記金属製トレースはジグザグパターン、および十分に丸みを帯びた角を有し、
前記第２の高分子層は、前記金属製接触パッド、および前記金属製電極まで下方に延びて導電的に充填されるビアホールを有する、用具。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の技術分野〕
本発明は電極に関し、特に柔軟性があり伸縮可能で生体内に植え込み可能な高密度微小電極アレイに関する。本発明は、そのような柔軟性があり伸縮可能で植え込み可能な微小電極アレイ、ならびに本発明の微小電極アレイを含む植え込み可能な医療用具を製作する方法を更に提供する。
〔発明の背景〕
【０００２】
現在、微小電極アレイは例えば様々な植え込み可能な医療用具における用途を初め、広範な適用のために開発されている。植え込み可能な医療用具とはここで、生体組織に導入できる治療用の有形の物品（physical article）と定義する。微小電極アレイを内包できる医療用具のいくつかの例として、例えば移植蝸牛刺激装置、視覚補綴物、神経刺激装置、筋刺激装置、深脳刺激装置がある。
【０００３】
典型的な微小電極アレイは、導電性トレース、および駆動用電子部品とインターフェース接続する接触パッドを備えた、ミクロンからｍｍの大きさの複数の電極からなる。導電性トレース（即ち導電性のワイヤや電線（line)）は、アレイの電極を、医療用具の駆動用電子部品とインターフェース接続するのに使用される接触パッドに接続するのに用いる。
【０００４】
米国食品医薬品局に承認された今日の殆どの医療用具は、ポリマー体（ないしマトリックス）内に埋め込んだ大量のプラチナ（Ｐｔ）トレースと電極を備えた微小電極アレイを備え、当技術分野で周知の従来の（即ち非微小工作）方法を用いて手作業で組み立てられる。そのようなアレイのポリマー体は典型的にはシリコンあるいはポリウレタンで構成される。
【０００５】
最近の実験用医療用具では金属薄膜のフォトリソグラフィー・パターン作成法や金属薄膜の電気メッキなどの微小工作手法を利用し、従来の微小電極アレイよりも小さい形状と多数の電極を備えた微小電極アレイを生成している。それらの従来技術の微小電極アレイは典型的にはシリコンまたはポリアミド基板と、薄膜Ｐｔトレースと、より厚い電極をメッキしたＰｔ電極を使用している。最近、シリコン基板と伸縮可能な薄膜金トレースを有する微小電極アレイが開発されている。そのようなアレイは例えば、米国特許第６，８７８，６４３号ならびに米国特許出願公開第２００３/００９７１６６Ａ１号、同第２００３/００９７１６５Ａ１号、同第２００４/０２４３２０４Ａ１号、同第２００４/０２３８８１９Ａ１号、同第２００５/００３０６９８Ａ１号に開示されている。
【０００６】
上記のすべての方法には問題がある。例えばシリコンやポリアミドは微細加工工程には適合性があるが、適用の際のニーズに十分に適合せず、電気メッキしたプラチナは大きな残留応力ゆえにひび割れや層剥離を起こしやすい。上記の米国特許と米国特許出願公開公報に開示された方法は有望ではあるが、薄い金のトレースは受容されず、標準の析出方法を用いてシリコン上に高品質の厚いＰｔ電極を生成することは非常に難しい。更に、多くの従来技術の微小電極アレイの設計は、目下の植え込み可能な医療用具で使用するには柔軟性や伸縮性が足りない。
【０００７】
従って、従来技術の微小電極アレイの製作における上記の欠点に鑑みて、柔軟性があり、伸縮可能で、安全に生体組織内に植え込み可能な高密度微小電極アレイを製作する別の方法を提供するニーズが依然としてある。
〔発明の概要〕
【０００８】
本発明は、ミクロ機械加工手法と金属ステントを生成するために使用される方法を組み合わせて、微小電極アレイを製作する別の方法を提供する。本発明の方法では、ミクロ機械加工工程に適合する材料を利用する。該材料は植え込み可能な医療用具の構成部品として使用する目下のニーズを満たすのに十分適合するものとする。
【０００９】
本発明によれば、第１の植え込み可能で生体適合性の高分子層（polymeric layer）をハンドル基板表面上に形成する。次に第１の高分子層を硬化して、ハンドル基板上に硬化した第１の高分子層を設ける。また金属製接触パッドと、金属製トレースと金属製電極とを含む複数のパターン化した導電性特徴部を備えたキャリア基板を形成する。本発明によると、アレイ内で単一の金属製電極を単一の金属製トレースにより単一の金属製接触パッドと接触させる。本発明の一部の実施例では、単一の接触パッドに１つ以上の電極を結合させることもある。
【００１０】
パターン化した導電性特徴部の夫々の金属製トレースは、微小電極アレイの伸縮を可能にするため、拡張可能なステントで使用するデザインと同様の十分に丸みを帯びた角を持つジグザグ（または蛇行）形状を持つようにパターン化する。このジグザクパターンと十分に丸みを帯びた角を持つ金属製トレースは、隣接する金属製電極と金属製接触パッド間の電気的接触を提供する。そしてパターン化した導電性特徴部を接着手法を用いて第１の高分子層に転写し、本発明の処理のこの時点で少なくともキャリア基板を除去して、パターン化した導電性特徴部を含む第１の高分子層表面を露出する。本発明の一部の実施例では、導電性トレースを接着により第１の高分子層に転写し、第２の高分子層を塗布するときにトレースを所定位置に保持する。
【００１１】
次にこれも植え込み可能で生体適合性がある第２の高分子層を、パターン化した導電性特徴部を高分子層内に閉じ込める（即ち包囲するまたは包む）ように接着構成体上に形成する。なお、本発明で使用する高分子層は、一般に疎水性の絶縁材料であることに注意されたい。第２の高分子層は接着構成体上に形成する前に事前にパターン化でき、あるいは接着構成体に塗布した後にパターン化できる。第２の高分子層に形成するパターンは典型的には、第１のパターン化した導電性特徴部まで下方に延びて金属製接触パッドと金属製電極を露出するビアホール（即ち開口部）である。パターンは更に微小電極アレイの形状を画定する。ビアホールには導電性材料を充填でき、植え込み可能な医療用具の他の要素または構成部品と接触させることができる。
【００１２】
上記の工程を何回も繰り返して、交互に高分子層を有する複数の金属層を作り、電極の数が増加した状態の多層３次元スタックを生成できる。全ての金属層および高分子層を形成した後、当技術分野で周知の通常の方法を用いて、装置を切断し、キャリア基板から取り除く。
【００１３】
上述の方法に加えて、本発明は植え込み可能な医療用具で有用な微小電極アレイを更に提供する。本発明の微小電極アレイは、金属製接触パッドと金属製トレースと金属製電極とを含む複数のパターン化した導電性特徴部を間に挟む、少なくとも第１および第２の植え込み可能で生体適合性の高分子層を含み、夫々の金属製トレースがジグザクパターンと十分に丸みを帯びた角を有する。
【００１４】
アレイに加えて、本発明は、少なくとも本発明の微小電極アレイを備える植え込み可能な医療用具を更に提供する。
【００１５】
〔発明の詳細な説明〕
柔軟性があり伸縮可能で植え込み可能な微小電極アレイを製作する方法ならびに微小電極アレイ自身を提供する本発明を、本出願に伴う以下の説明と図面を参照して詳細に説明する。本出願に含まれる図面は例示目的であるので、縮尺どおりに示すものではない。例えば図２において、金属層は図示するよりもはるかに厚く、高分子層は図示したものよりもはるかに薄い。
【００１６】
本発明の方法では、まず図１Ａまたは図１Ｂに示す２つの構成体を設ける。２つの構成体はどのような順序でも作製できるので、本発明は図面で示した順序には限定されない。図１Ａは第1の構成体１０を示し、ハンドル基板１２と、ハンドル基板１２上に位置する硬化した第1の植え込み可能で生体的に適合性のある高分子層１４とを備える。ハンドル基板１２はＳｉウェーハ、ガラス、プラスチック、セラミックまたはそれらの多層とすることができる。一般にＳｉウェーハは平坦で、安定し、微小工作の用途で日常的に使用され、容易に入手可能なので、ハンドル基板１２として使用する。本発明の一部の実施例では、第１の高分子層１４をハンドル基板１２上に形成する前に、非粘着層（図示せず）をハンドル基板１２に塗布できる。
【００１７】
第１の高分子層１４は、例えばスピンオン・コーティング、スプレィコーティング、ディップコーティング、鋳造、蒸着（パリレン用）などの通常の析出工程を利用してハンドル基板１２の上部露出面に塗布される。典型的には、スピンオン・コーティング処理を使用して第１の高分子層１４をハンドル基板１２に塗布する。
【００１８】
使用する析出方法に係わらず、第１の高分子層１４は典型的には約１ミクロンから約５００ミクロンの析出厚さ、あるいはより典型的には約１０ミクロンから約５０ミクロンの厚さを有する。
【００１９】
第１の高分子層１４は植え込み可能で生体適合性の任意のポリマーで構成される。「植え込み可能」とは、高分子材料を医療用に生体部位に挿入できることを意味する。「生体適合性」という用語は、高分子材料（polymeric material）が毒性や有害性がなく、免疫反応を起こさないで生体組織や生体と適合性があることを示す。本発明で使用する高分子材料は一般に、柔軟性があり曲面を初めとする多くの異なる形に順応する疎水性材料である。なお「ポリマー」という用語は、共有結合により互いにリンクした数多くの構成単位からなり、分子重量が高い化合物を示すのに用いる。
【００２０】
本発明で第１の高分子層１４として使用できる高分子材料の説明に役立つ例としては、シリコンポリマー（すなわち、有機シロキサン）、ポリウレタン、ポリアミド、パリレン、例えばテフロン（登録商標）などのフッ素重合体、ポリエチレン、およびポリプロピレンなどのポリオレフィン、コラーゲン、キチン、アルギン酸ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリグリコール乳酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリアミノ酸、例えばカルボキシメチルセルロースなどのヒドロゲルがあるが、これらに限定されない。
【００２１】
本発明の好ましい一実施例では、第１の高分子層１４はシリコンポリマーである。一般にシリコンポリマーは（RnSiO4-n/2）の式を持つことを特徴とする。ここでＲは有機基で、ｎは１−３、ｍは２より大きいか等しい。シリコンポリマーは繰り返しケイ素―酸素の骨格を含み、ケイ素―炭素結合によりかなりの割合のＳｉ原子に付着した有機基Ｒを有している。市販されている多くのシリコンでは、Ｒの大部分を１から約２０の炭素原子を含むアルキル、フッ化アルキル、フェニル、ビニルとすることができ、残りのＲの一部は水素またはクロライドアルコキシ（chloride alkoxy）、アシルオキシ、アルキルアミンとすることができる。
【００２２】
本発明のこの好ましい実施例では、第１の高分子層１４は、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリウレタン、パリレンなどのうち一つを含む。上述の様々なポリマーの中で、本発明ではポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）が非常に好ましい。ＰＤＭＳは水の浸透性が低く、電子部品を周囲から守る。またＰＤＭＳは非常に柔軟性があり、曲面にも順応する。さらにＰＤＭＳは透明で、伸縮可能で、樹脂状で、弾性があり、本発明の微小電極アレイに数々の適用性がある。
【００２３】
析出した第１の高分子層１４の硬化は、約２０度から約１００度の温度で約０．５時間から約４８時間かけて行なわれる。硬化温度と時間は、第１の高分子層１４の材料及び析出した層の膜厚により異なる。典型的には、及び上記の範囲の厚さを持つＰＤＭＳについては、約６６度の硬化温度で約２４時間から４８時間かけて行なう。当業者には周知のように、硬化によりポリマーは重合する。
【００２４】
図１Ｂは、表面に複数の導電性特徴部２４を持つキャリア基板２２を含む第２の構成体２０を示す。キャリア基板２２はハンドル基板１２と同一ないし異なる材料を含むことができる。
【００２５】
本出願を通して「導電性特徴部」という用語を使用して、金属製電極、金属製トレース、金属製接触パッドを示す。本発明によれば、金属製トレースが隣接する金属製パッドと金属製電極間の電気的接触をもたらす。図１Ｃは、上記のように配列した複数の金属製電極３０、金属製トレース２８及び金属製接触パッド２６を示す上面図である。なお、１つ以上の金属製電極３０を単一の金属製接触パッド２６と結合できることに注意されたい。
【００２６】
本発明では複数の導電性特徴部２４を、夫々の金属製トレース２８がジグザグ（ないし蛇行）パターンと十分に丸みを帯びた角を持つように形成する。金属製トレースのこのデザインは多くの医療用ステントで見られるものと似ているが、それにより本発明の微小電極アレイの伸縮も可能になる。即ち、本発明の微小電極アレイにある夫々の金属製トレース２８は、金属製トレースのコースを変える鋭い曲がり角や角度を持つように構成される。夫々の金属製トレース２８の曲がり角や角度の数は、最終的な用具の合計面積により異なる。しかし夫々の金属製トレース２８は必ず少なくとも一つの曲がり角と、金属製接触パッドを金属製電極へ接続する金属製トレースのコースを変える一つの角度を持つ。夫々の金属製トレース２８は、用具の長さにもよるが、典型的には約２から約２００の曲がり角と角度を含むように設計される。ここで「十分に丸みを帯びた」という用語は、トレースの幅よりも大きい曲率半径を示すために用いている。
【００２７】
本発明では「金属製」という用語を用いて、導電性の少なくとも１つの金属ないし金属合金を含む材料を示す。複数の導電性特徴部２４を形成する際に使用できる金属製材料の説明に役立つ例として、Ｐｔ、チタン（Ｔｉ）、およびニチノール（ＮｉＴｉ）の合金のような合金があるが、それらに限定されない。本発明の一実施例では、Ｐｔを最小限の１つの導電性特徴部２４の金属製材料として使用する。本発明の別の実施例では、ニチノール・デバイス・アンド・コンポーネント社（Nitinol Devices and Component）が供給するニチノールとして知られるＮｉＴｉ合金を使用できる。この合金は超弾性で、それにより非常に大きな変形を示すことのできる金属製トレース２８を提供できるからである。なお本発明では単一の金属製フォイルまたはシートを用いることで、そのような特徴部を作成するのに複数の膜を使う一部の従来技術よりも優れた複数の導電性特徴部２４をもたらすことができる。
【００２８】
複数の導電性特徴部２４は、最初に金属製フォイルまたはシートがキャリア基板２２表面に付着するレーザ加工を利用して形成できる。フォイルまたはシートは、（ステントのように）レーザカッティングまたは湿式化学エッチングでパターン化できる。
【００２９】
本発明のこの時点で形成される金属製フォイルまたはシートの厚さは異なることがあるが、技術者によって判定できる。典型的には、本発明のこの時点で形成される金属製フォイルまたはシートは約５ミクロンから約５００ミクロンの厚さを持ち、より典型的には約１０ミクロンから約７５ミクロンの厚さを有する。
【００３０】
金属製フォイルまたはシートをキャリア基板２２表面に付着した後、レーザ加工により複数の導電性特徴部２４を形成する。レーザ加工は一般に医療用ステントを製作する際に使用される方法であり、医療用具の製作では周知の方法である。典型的には、レーザ加工は、基板上を走査するレーザ装置を利用して、レーザエネルギーが基板に接触する時に材料を切除する加工である。
【００３１】
本発明の別の実施例では、フォトリソグラフィとエッチングを利用して複数の導電性特徴部２４を形成する。「フォトリソグラフィ」という用語は、本出願を通して、パターン化が必要な薄膜の上部露出面にフォトレジスト（ポジ型（positive-tone）またはネガ型（negative-tone））を塗布するパターン化手法を示す。フォトレジストはどのような析出方法を利用しても塗布できるが、スピンオン・コーティング、ディップコーティング、スプレリコーティングが非常に好ましい。フォトレジストの塗布に続き、フォトレジストを照射パターンに対して露光する。本発明では照射パターンにより複数の導電性特徴部２４を形成できる。照射露光の後、露光したレジストを、通常のレジスト現像液を利用して現像する。このようにリソグラフィ工程により、複数の導電性特徴部２４のパターンを内部に持つパターン化フォトレジストを形成できる。フォトリソグラフィ工程の性質上、レジストに形成されたパターンは、固有の角の丸みがある。このパターンを次にエッチング工程を利用して金属製薄膜に転写する。エッチング工程には例えば反応イオンエッチング（ＲＩＥ）またはイオンビームエッチング、プラズマエッチング、レーザ切除のドライエッチング方法がある。代わりに、金属薄膜の露出部分を選択的に除去する化学エッチング液を使用する化学ウェットエッチング工程を利用してエッチングを行なうこともできる。エッチングによるパターンの転写後、当業者には周知の従来の除去工程を利用してパターン化したフォトレジストを除去する。
【００３２】
本発明の一部の実施例では、導電性特徴部を第１の高分子層に転写し、第２の高分子層を塗布する間、所定位置に保持する。
【００３３】
図１Ａ、および図１Ｂに示す構成体をもうけた後、それら２つの構成体（１０，２０）を、複数の導電性特徴部２４が第１の高分子層１４表面に転写されるように互いに密着させる。次に密着した構成体を一体に接着する。接着は印加する外力がある状態、あるいはない状態で行なうことができ、公称常温接着工程を用いて行なう。「公称常温」とは、約２０度から約４０度の接着温度を使用することを意味する。接着は空中、真空下あるいは不活性ガス環境で行なうことができる。
【００３４】
本発明の一部の実施例では、ハンドル基板１２表面上の第１の高分子層１４の表面を活性化するため、第１の高分子層１４に対して接着前に処理を行なう。この処理を行なうことで、図１Ａに示す構成体は高分子表面を活性化する酸素プラズマにさらされ、複数の導電性特徴部２４の第１の高分子層１４への接着を促進する。酸素プラズマ処理は、約２５ＳＣＣＭから約１００ＳＣＣＭの酸素流を利用して約７５ワットから約２００ワットの高周波（ＲＦ）出力で行なわれる。プラズマ処理は約５分から約１０分間、行なわれる。
【００３５】
２つの構成体を一体に接着した後、接着成分を剥離して少なくともキャリア基板２２を取り外す。一部の実施例では、通常のリフトオフ手順を利用して接着した構成体をキャリア基板２２から取り外すことができる。接着とキャリア基板２２除去の結果生じる構成体を図１Ｄに示す。
【００３６】
図１Ｅは、複数の導電性特徴部２４を２つの高分子層で囲む、即ち包むように、接着した構成体の上に第２の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層３２を形成した後の構成を示す。第２の植え込み可能で生体適合性の高分子層３２は、第１の高分子層１４と同一ないし異なる高分子材料で構成できるが、同一であることが好ましい。非常に好ましい実施例では、高分子層１４と高分子層３２は両方ともシリコンポリマーで、ＰＤＭＳであることが最も好ましい。図示するように第２の高分子層３２は、第２の高分子層３２を通過して下向きに延びる複数のビアホール３４を含む。該ビアホール３４は、導電性材料を形成できる接触開口部となる。ビアホール３４により下層の一部の導電性特徴部２４、例えば金属製パッドや金属製電極３０が露出される。このように本発明の構成体では、事前に選択した位置にビアホール３４を形成する。
【００３７】
図１Ｅに示す構成体は、最初に例えば図１Ｄに示す構成体に第２の高分子層３２のブランケット層を塗布することで形成できる。第２の高分子層３２のブランケット層は、第１の高分子層１４を形成する際に使用した上記の析出工程の一つを利用して析出できる。ビアホール３４はフォトリソグラフィとエッチングにより第２の高分子層３２内に形成する。本発明の一部の実施例では、第２の高分子層３２表面上にフォトレジストを形成する前に、レジストにより高分子面を湿潤して数珠繋ぎになることを防ぎ、第２の高分子層３２上に平滑で均一なレジスト被膜を確実に形成可能にする酸素プラズマ処理を、第２の高分子層３２に対して行なうことができる。
【００３８】
別の実施例では、あらかじめパターン化した、ビアホールを含む第２の高分子層３２をキャリア基板上にもうけて、図１Ｅに示す構成体を形成する。このあらかじめパターン化した構成体は、最初に第２の高分子層３２をキャリア基板に塗布し、第２の高分子層３２に対してフォトリソグラフィとエッチングを行なうことにより形成する。次にこの構成体を、上記の接着条件を利用して、図１Ｄに示す構成体と接着する。フォトレジストの塗布前に第２の高分子層のブランケット層に対して酸素プラズマを行い、酸素プラズマによる二番目の処理を第２の高分子層のブランケット層にビアホールをパターン化した後に行なうことができる。
【００３９】
次に導電材料３６を通常の析出工程を利用してビアホール３４に充填し、析出後、ビアホールの外の導電材料は通常の平坦化処理を利用して除去できる。充填されたビアホールにより、図２に示す本発明の微小電極アレイは、例えばエネルギー源やセンサを初めとする植え込み可能型医療用具の他の構成部品とインターフェース接合可能となる。なお、ビアホールの側壁は電極と接触する開口部となることに注意されたい。
【００４０】
本発明の上記の工程を何回も繰り返すことで交互に高分子層を有する複数の金属層ができ、電極の数が増えた多層３次元スタックを作ることができる。全ての金属層、および高分子層を形成した後、当技術分野で周知の通常の方法を用いて装置を切断し、キャリア基板から取り除く。
【００４１】
上述のように、本発明の微小電極アレイは植え込み可能型医療用具の構成部品として使用するのに適している。そのような植え込み可能型医療用具には例えば移植蝸牛刺激装置、視覚補綴物、神経刺激装置、筋刺激装置、深脳刺激装置がある。本発明の微小電極アレイが植え込み可能型医療用具での使用に適していることを詳細に述べたが、植え込み可能型医療用具以外の電子装置にも使用できる。本発明の微小電極アレイの別の応用例としては、植え込み用でない医療用具の電極と電気相互接続具、水の浸漬またはしぶきを受ける消費者用電子機器及び水中感知システムがあるが、それらに限定されない。
【００４２】
本発明の方法は、微小電極アレイを形成する際に用いられる従来技術の方法に対していくつかの利点がある。第１に、本発明の方法により、柔軟性があり伸縮可能で丈夫で、比較的厚い導電性特徴部を有する微小電極アレイを製作できる。更に金属製パッド、トレース、電極を単一の連続した金属性シートまたはフォイルを用いて作ることができ、全体的な工程を単純化し、Ｐｔまたは他の導電性金属あるいは別の金属薄膜の析出に関連して生じる可能性のある問題をなくすことができる。本発明の処理工程は単純で低コストであり、１００個から１０００個の電極を有する微小電極アレイを製作できる。更に本発明の方法は、（例えばステントのレーザ加工やフォトリソグラフィなどの）特徴のある製造方法を利用し、それ自身大量生産に役立つ。
【００４３】
本発明をその好ましい実施例について詳細に図示して説明したが、上記の形式や詳細の変更は本出願の趣旨や範囲を逸脱せずに行なうことができることは当業者には理解されよう。従って本発明は本出願で記載し例示した厳密な形式や詳細に限定されず、添付する請求項の範囲によるものとする。
【００４４】
〔実施の態様〕
（１）  植え込み可能な医療用具の要素として使用する微小電極アレイを形成する方法において、
少なくとも第１の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層（polymeric layer）を備える第１の構成体、ならびに金属製接触パッド、金属製トレース、および金属製電極を含む複数の導電性特徴部を備える第２の構成体を含む接着構成体を設ける工程であって、夫々の金属製トレースはジグザグパターン、および十分に丸みを帯びた角を有する、工程と、
第２の植え込み可能で生体適合性を持つ第２の高分子層を前記接着構成体に形成する工程であって、前記第２の高分子層は、前記複数の導電性特徴部を被覆し、前記金属製接触パッド、および金属製電極まで下方に延びたビアホールを内部に有する、工程と、
を含む、方法。
（２）  実施態様１記載の方法において、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は同一または異なる高分子材料（polymeric material）で構成され、
前記高分子材料は、シリコンポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、パリレン、フッ素重合体、ポリオレフィン、コラーゲン、キチン、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリグリコール乳酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリアミノ酸、ヒドロゲルからなる群から選択する、方法。
（３）  実施態様２記載の方法において、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は共にシリコンポリマーで構成される、方法。
（４）  実施態様３記載の方法において、
前記シリコンポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）である、方法。
（５）  実施態様１記載の方法において、
前記複数の導電性特徴部は、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、およびニチノール（ＮｉＴｉ）からなる群から選択した導電性金属または導電性金属合金で構成される、方法。
（６）  実施態様５記載の方法において、
前記導電性金属または導電性金属合金はプラチナ（Ｐｔ）またはニチノール（ＮｉＴｉ）である、方法。
（７）  実施態様１記載の方法において、
前記接着基板を設ける前記工程は、
公称常温で接着する工程と、
前記第１の高分子層の露出面が前記複数の導電性特徴部の露出面と接触するように前記第１の構成体を前記第２の構成体に接触させる工程と、
を含む、方法。
（８）  実施態様１記載の方法において、
前記複数の導電性特徴部は、金属製シートまたは金属製フォイルをレーザエッチングすることにより、あるいは金属製シートまたは金属製フォイルをフォトリソグラフィ、およびエッチングすることにより形成される、方法。
（９）  実施態様１記載の方法において、
前記接着、および形成する前記工程を繰り返して多層３次元微小電極アレイを形成する、方法。
（１０）  実施態様１記載の方法において、
前記ビアホール内に導電材料を形成する工程、
を更に含む、方法。
（１１）  植え込み可能な医療用具の要素として使用する微小電極アレイにおいて、
金属製接触パッド、金属製トレース、および金属製電極を含む複数のパターン化した導電性特徴部が間に挟まれた、少なくとも第１の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、および第２の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、
を備え、
夫々の金属製トレースはジグザグパターン、および十分に丸みを帯びた角を有する、微小電極アレイ。
（１２）  実施態様１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は同一または異なる高分子材料で構成され、
前記高分子材料は、シリコンポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、パリレン、フッ素重合体、ポリオレフィン、コラーゲン、キチン、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリグリコール乳酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリアミノ酸、ヒドロゲルからなる群から選択する、微小電極アレイ。
（１３）  実施態様１２記載の微小電極アレイにおいて、
前記第１の高分子層、および前記第２の高分子層は共に、シリコンポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、パリレン、フッ素重合体、ポリオレフィン、コラーゲン、キチン、アルギン酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリグリコール乳酸、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリアミノ酸、ヒドロゲルで構成される、微小電極アレイ。
（１４）  実施態様１３記載の微小電極アレイにおいて、
前記シリコンポリマーはポリ（ジメチルシロキサン）である、微小電極アレイ。
（１５）  実施態様１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記複数の導電性特徴部は、プラチナ（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、およびニチノール（ＮｉＴｉ）からなる群から選択した導電性金属または導電性金属合金で構成される、微小電極アレイ。
（１６）  実施態様１５記載の微小電極アレイにおいて、
前記導電性金属または導電性金属合金は、プラチナ（Ｐｔ）またはニチノール（ＮｉＴｉ）である、微小電極アレイ。
（１７）  実施態様１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記第２の高分子層内に、前記金属製接触パッド、および前記金属製電極を露出する、導電的に充填される複数のビアホール、
を更に備える、微小電極アレイ。
（１８）  実施態様１１記載の微小電極アレイにおいて、
前記ジグザグパターンは約２から約２００の曲がり角、および角度を含む、微小電極アレイ。
（１９）  実施態様１１記載の微小電極アレイにおいて、
第２の高分子層の頂上に、追加した植え込み可能で生体適合性の高分子層、
を更に備え、
前記複数の導電性特徴部も夫々の前記高分子層間に存在する、微小電極アレイ。
（２０）  植え込み可能な医療用具において、
金属製接触パッド、金属製トレース、および金属製電極を含む複数のパターン化した導電性特徴部を間に挟む、少なくとも第１の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、および第２の植え込み可能で生体適合性を持つ高分子層、
を含み、
夫々の前記金属製トレースはジグザグパターン、および十分に丸みを帯びた角を有し、
前記第２の高分子層は、前記金属製接触パッド、および前記金属製電極まで下方に延びて導電的に充填されるビアホールを有する、用具。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】本発明の基本的な処理工程を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の基本的な処理工程を示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明の基本的な処理工程を示す上面図である。
【図１Ｄ】本発明の基本的な処理工程を示す断面図である。
【図１Ｅ】本発明の基本的な処理工程を示す断面図である。
【図２】本発明の基本的な微小電極アレイ構成を示す（擬似３次元）図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2007167636.tif 000006
【図１Ｅ】
2007167636.tif 000007
【図２】
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【外国語明細書】
2007167636000001.pdf