JP6119128B2 - Living implanter - Google Patents
Living implanter Download PDFInfo
- Publication number
- JP6119128B2 JP6119128B2 JP2012147746A JP2012147746A JP6119128B2 JP 6119128 B2 JP6119128 B2 JP 6119128B2 JP 2012147746 A JP2012147746 A JP 2012147746A JP 2012147746 A JP2012147746 A JP 2012147746A JP 6119128 B2 JP6119128 B2 JP 6119128B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- substrate
- stimulation
- retina
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 64
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 48
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 claims description 34
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 53
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 43
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 23
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 20
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 5
- 208000003098 Ganglion Cysts Diseases 0.000 description 4
- 208000005400 Synovial Cyst Diseases 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 210000003786 sclera Anatomy 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N (R)-camphor Chemical compound C1C[C@@]2(C)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C DSSYKIVIOFKYAU-XCBNKYQSSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000723346 Cinnamomum camphora Species 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960000846 camphor Drugs 0.000 description 2
- 229930008380 camphor Natural products 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004126 nerve fiber Anatomy 0.000 description 2
- 210000000608 photoreceptor cell Anatomy 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 125000002837 carbocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 210000003161 choroid Anatomy 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001328 optic nerve Anatomy 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 210000004694 pigment cell Anatomy 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 239000000790 retinal pigment Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Prostheses (AREA)
Description
本発明は生体組織に埋植される電極を備える生体埋植装置に関する。 The present invention relates to biological implantation UeSo location comprising an electrode which is implanted in living tissue.
生体内に埋植される装置として、視覚再生補助装置が知られている。視覚再生補助装置は、患者の視覚を再生するために、外界の映像を撮影する体外装置と、生体内に埋植されて患者の網膜を構成する細胞を電気刺激する体内装置から構成される。体内装置は金属等の導電材料で形成された電極が組み込まれた基板を持ち、基板は、患者眼の網膜上、網膜下または強膜に形成された切開創を介して眼球に取り付けられる。眼球に電極が取り付けられた状態で、各電極から電気刺激パルス信号(電荷)が出力されると、網膜を構成する細胞が電気刺激され、視覚の再生が促される。(例えば、特許文献1、2、3参照)また、生体埋植装置として、脳刺激装置が知られている。脳刺激装置は、脳の所定位置に電極が埋植され、患者の脳に向けて光等の所定の刺激信号が与えられる(例えば、特許文献4参照)。また脳刺激による応答信号を、検出して脳刺激に対する刺激反応の調査、研究が行われている。
A visual reproduction assisting device is known as a device implanted in a living body. The visual reproduction assisting device is composed of an extracorporeal device that captures an image of the outside world and an in-vivo device that is electrically implanted in a living body and electrically stimulates cells constituting the retina of the patient in order to reproduce the vision of the patient. The intracorporeal device has a substrate in which an electrode formed of a conductive material such as metal is incorporated, and the substrate is attached to the eyeball through an incision formed on the retina, subretinal or sclera of the patient's eye. When an electrical stimulation pulse signal (charge) is output from each electrode in a state where the electrodes are attached to the eyeball, cells constituting the retina are electrically stimulated to promote visual reproduction. (For example, refer
従来技術の生体埋植装置では、基板や電極が不透明な材料で形成される為、生体内に入射する光束が基板や電極で遮られてしまい、正常に機能している神経細胞に光束が到達されない課題があった。 In the conventional biological implanting device, the substrate and the electrode are made of an opaque material, so that the light beam entering the living body is blocked by the substrate and the electrode, and the light beam reaches a normally functioning nerve cell. There was a problem that was not done.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、より精度の良い生体埋植装置を提供することを技術課題とする。 In view of the problems of the prior art, and an object to provide a more accurate biological implantation UeSo location.
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
生体埋植装置は、例えば、透明性の絶縁材料で形成されており、少なくとも一部が網膜の表面上に配置される基板と、前記基板の前記一部において多数配列される電極であって、透明性の導電材料で形成されており、前記基板の前記一部と共に前記網膜の表面上に配置された状態で網膜を構成する細胞に電気刺激を与える電極、からなる電極群と、電気刺激が出力される電極を各々の前記電極の中から指定するための刺激制御部と、を備え、前記刺激制御部は、前記電極群から間隔を空けて前記基板上に配置される。 The biological implant device is formed of, for example, a transparent insulating material, a substrate at least a part of which is arranged on the surface of the retina, and a plurality of electrodes arranged in the part of the substrate, An electrode group comprising an electrode that is formed of a transparent conductive material, and that is provided on the surface of the retina together with the part of the substrate to apply electrical stimulation to cells constituting the retina; and A stimulation control unit for designating an electrode to be output from each of the electrodes, and the stimulation control unit is disposed on the substrate at a distance from the electrode group.
本発明によれば、より精度の良い生体埋植装置を提供できる。 The present invention can provide a more accurate biological implantation UeSo location.
本発明に掛かる実施形態を図面に基づき説明する。以下では、生体組織刺激装置として視覚再生補助装置を例に挙げて説明する。図1は視覚再生補助装置の外観図である。図2は視覚再生補助装置の体内装置の説明図であり、図2(a)は体内装置20の正面図、図2(b)は刺激部40の側面断面図である。
An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, a visual reproduction assisting device will be described as an example of the biological tissue stimulating device. FIG. 1 is an external view of a visual reproduction assisting device. 2A and 2B are explanatory views of the internal device of the visual reproduction assisting device. FIG. 2A is a front view of the
視覚再生補助装置1は、外界を撮影する体外装置10と、網膜を構成する細胞に電気刺激を与え視覚の再生を促す体内装置20から構成される。体外装置10は、患者が掛ける眼鏡11と、眼鏡11に取り付けられる撮影装置12と、外部デバイス13、一次コイル等を持つ送信手段14を備える。外部デバイス13は、CPU等の演算処理回路を持つデータ変調手段13a、視覚再生補助装置1全体に電力供給を行う電源13bを持つ。データ変調手段13aは、撮影装置12で撮影された被写体像を画像処理し、視覚再生のための電気刺激パルス用データを生成する。送信手段14は、データ変調手段13aで生成された電気刺激パルス用データ及び電源13bの電力を変調して、電磁波として体内装置20側に伝送する。なお送信手段14は、体外装置10と体内装置20間で電磁誘導にて信号及び電力の送受信をするための1次コイルを備える。1次コイルの中心に磁石が取り付けられており、磁力で2次コイルとの位置が固定される。
The visual
体内装置20は、体外装置10から送信された電磁波を受信する受信部30と、網膜を構成する細胞を電気刺激する刺激部40を持つ。受信部30は、体外装置10から送信された電磁波を受信する2次コイル31、受信制御部61と、これらが設置される基板33を持つ。刺激部40は、複数の電極44と、受信制御部61からの信号に基づき電極44から刺激信号を出力させる刺激制御部62と、電極44と刺激制御部62を電気的に接続する複数の導線41と、これらが設置される基板43を持つ。
The
受信制御部61は、2次コイル31で受信された電磁波から信号と電力を抽出する。更に受信制御部61は抽出された信号を、電極44から出力させる電気刺激パルス信号と、電気刺激パルス信号を出力する電極44を指定する電極指定信号等を含む制御信号に変換する。刺激制御部62は、受信制御部61から送信された制御信号に基づいて、対応する電気刺激パルス信号を各電極44に振り分ける。つまり刺激制御部62は、(デ)マルチプレクサ機能により、受信制御部61からの信号に基づき各電極44から電気刺激パルス信号を出力させる。
受信部30の2次コイル31と受信制御部61は、基板33上に形成される。基板33は生体適合性を有する周知の樹脂材料等で形成される。2次コイル31の中心には1コイルとの位置固定用の磁石が設けられる。
The
The
刺激部40の複数の電極44は、複数の各導線41の一端に形成される。各導線41の他端は、刺激制御部62に接続される。刺激制御部62は(図示を略す端子)は、ケーブル50内に配線された複数の導線51の一端にそれぞれ接続される。これにより、電極44から受信制御部61が電気的に接続され、受信制御部61の受信信号に基づき刺激制御部62が駆動制御され、刺激制御部62からの指令信号に基づき、各電極44から電気刺激パルス信号が出力される。また本実施形態では、対向電極(帰還電極)34が基板43上に取り付けられる。対向電極34は、これ以外にも電極44から出力された刺激信号を受信可能な任意の位置に設けられる。
The plurality of
なお本実施形態の電極44及び導線41は、生体適合性と導電性を持つ透明性の導電材料で形成される。透明性の導電材料には、グラフェンや、カーボンナノチューブ等が用いられる。これ以外にも、透明性の導電材料には、生体適合性を備える物質であって、眼内の埋植時に折り曲げ可能な柔軟性を持つと共に、常温での電子の移動速度が高い材料が用いられる。グラフェンのように高い導電性を持つ材料で電極44が形成されることで、電極44の表面積が少なくとも網膜を構成する細胞が好適に電気刺激されるようになり、電極44を小型に出来る。
また電極44及び導線41は、導電性と生体適合性を持つ半透明性の導電材料で形成されても良い。これ以外にも電極44及び導線41は、眼内に入射された光束の少なくとも一部を透過できる導電材料で形成されれば良い。
In addition, the
The
電極44等が設置される基板43は、生体適合性と透明性を持つ絶縁材料で形成される。例えば、透明性の絶縁材料には、ポリジメチルシリコーン(PDMS)、パリレン、エポキシ樹脂、ポリミド、ポリエチレン等の周知の絶縁材料が使用される。また基板43は、生体適合性と半透明性を持つ絶縁材料で形成されても良い。これ以外にも基板43は眼内に入射された光束の少なくとも一部を透過できる絶縁材料で形成されれば良い。
このように、刺激部40全体が透明性(半透明性)の材料(導電材料、絶縁材料)で形成されることで、眼から入射された光が、刺激部40全体を透過して網膜に到達されるようになる。
The
In this way, the entire
図3に刺激部40の作成手順のフローチャートを示す。図4は刺激部40の作成手順の説明図である。図5は刺激部40の拡大図であり、図5(a)に正面図、図5(b)に側面図が示されている。
先ずベース基板143を用意する。図4(a)に示すように、ベース基板143は、シリコンウエハ(Si)143aとその上に形成された、SiO2膜(例えば、厚さ約200nm)143bと、そのSiO2膜143b上に形成された銅(Cu)膜(例えば、厚さ500nm)143cとから構成される。SiO2膜143bと銅(Cu)膜143cは、それぞれ、スパッタリングで形成されている。
FIG. 3 shows a flowchart of a procedure for creating the
First, the
ステップS101で、電極44と導線41を形成するため、図4(a)に示すように、ベース基板143上に所定面積を持つグラフェンシート(グラフェンシート)144を生成する。グラフェンシート144は、周知の化学気相成膜法(化学蒸着、各種CVD)で生成される。なお各種CVD法としては、熱CVD法、プラズマCVD法、表面励起マイクロ波プラズマCVD法等がある。
In step S101, in order to form the
図6に、グラフェンシート144の生成装置の例を示す。グラフェンシートの生成装置100は、反応容器110と、加熱炉120を備える。反応容器110の紙面左側には、原料ガスの流入口111があり、紙面右側には排出口112がある。また反応容器110の内部には、炭素源113と、グラフェンシートを形成する触媒金属層が塗布されたベース基板143が設けられる。炭素源113には、例えば、樟脳が用いられる。これ以外にも、炭素源113には、メタンやアセチレン等の材料が用いられる。これ以外にも、歪を持つ炭素環を有する任意の有機化合物が用いられる。上述のようにベース基板143の表面(全体)には、触媒金属層である銅143cが塗布されている。これ以外にも、ニッケル、鉄、コバルト、白金、金、銀及び銅のいずれか一種の純金属、又は二種以上を含む合金が触媒金属として使用される。
In FIG. 6, the example of the production | generation apparatus of the
以上のようなグラフェンシート生成装置100において、流入口111からアルゴンガス等の不活性ガスを充填させながら、加熱炉120を所定温度で加熱する。なお、加熱炉120は、炭素源113の沸点又は昇華点の温度よりも高く、ベース基板143上にグラフェンが成長可能な温度で加熱される。なお、反応容器110を通過した気体は、排出口112から排出される。
In the graphene
炭素源113である樟脳が蒸発すると、反応容器内110に供給され、触媒金属層である銅143cで分解され生成したグラフェンが核として、ベース基板143上にグラフェンシート144が成長する。炭素源113が十分に蒸発され、触媒金属層で分解され、ベース基板143上にグラフェンシート144が十分に成長したら、加熱炉120の加熱を停止させる。これにより所定厚のグラフェンシート(積層膜)144が得られる。なお、本実施形態のグラフェンシート144は、4層以上(より好ましくは8層以上)のグラフェンの積層体(グラファイト)となるように、上記の炭素源113の量、加熱炉120の加熱温度が調節される。所定厚のグラフェンシート144を形成することで、生体に対して所定の導電性を確保できる。
なお上記では、反応容器110内に所定の不活性ガスを充填させた状態で、グラフェンシート144を成長させる例を示した。これ以外にも、反応容器内を密閉した減圧状態で、グラフェンシートを成長させても良い。
When the camphor that is the
Note that, in the above, an example in which the
グラフェンシート144は、例えば、透過率が80%以上であることが好ましい。透過率が80%よりも小さいと、網膜の反応の低下に繋がることが懸念される。これ以外にも、グラフェンシート144の透過率は、患者の網膜が光を感じ取る事が出来る透過率で形成されれば良い。またグラフェンシート144は、シート抵抗が20kΩ/□程度以下に成長される。より好ましくは3kΩ/□程度以下に成長させることが好ましい。シート抵抗が20kΩ/□以上であると、不要な消費電力が増えてしまう又は所期の電流値の出力が得難くなる恐れが有る。
For example, the
なお、一層のグラフェンシート144でこのような特性を得ることが難しい場合は、後述するCVD法による成長工程(上述のステップS101の処理)を複数回繰り返すことで、複数層を持つグラフェンシート144を形成しても良い。なお層厚が厚くなるとグラフェンシート144の透明度が低下し、層厚が薄くなるとグラフェンシート144の抵抗値が高くなる。以上の特性を考慮して、形状に応じて所期の透明度、抵抗値のグラフェンシート144が形成されれば良い。以上の工程によって、所定面積(例えば、5×5mm以上)をもつグラフェンシート144を得る。
In addition, when it is difficult to obtain such characteristics with a single layer of
次に、ステップS102で、図4(b)に示すように、リソグラフィーにより所定の配線ピッチ(例えば、10〜50μm)で、導電体のパターン幅(例えば、5〜20μm)の図示を略す配線基板(導線基板)150を用意する。そして配線パターンが形成された配線基板150上を、スピンコータ等を利用して薄いポリジメチルシリコーン151で覆う。
Next, in step S102, as shown in FIG. 4B, a wiring board that omits the conductor pattern width (for example, 5 to 20 μm) at a predetermined wiring pitch (for example, 10 to 50 μm) by lithography. A (conductor substrate) 150 is prepared. Then, the
次に、ステップS103で、図4(c)に示すように、シリコンウエハ143aのSiO2膜143bから、銅(Cu)膜143cを剥離及びエッチング除去して、グラフェンシート144による配線をポリジメチルシリコーン薄膜に転写する。この際に必要に応じてグラフェンシート144とポリジメチルシリコーン151の間に密着促進剤を塗布する。このグラフェン転写面(導電層)144aを、図4(d)に示すように、先と同様の方法でポリジメチルシリコーンで薄くコートしてグラフェンを完全に絶縁被覆する。(この工程では、代わりにパリレンを表裏両面に気層成長させて絶縁被覆膜を形成させても良い)。これにより内部にグラフェンによる導電層を持つ基板43が形成される。
Next, in step S103, as shown in FIG. 4C, the copper (Cu)
次に、ステップS104で、図4(e)に示すように、エッチングで絶縁被覆の一部を開放してグラフェン層(導電層)を露出させる。そして露出された箇所に刺激制御部62と電極44を接続する。例えば、刺激制御部62は、図示を略すパッドに金バンプを形成し、フラットニング処理して導電性接着材等で基板43に実装する(導電層に取り付ける)。電極44は白金ボール若しくはグラフェンをコートしたパリレン樹脂を固定して電極を形成し、グラフェン層に取り付ける。これにより立体的な電極が形成される。そして、基板43上に対向電極34を取り付け、刺激制御部62の図示を略す端子と導線41の一端とが電気的に接続されて、刺激部40が完成する。また、刺激部40と受信部30とをケーブル50の導線51を介して電気的に接続し、体内装置20が完成する。
Next, in step S104, as shown in FIG. 4E, a part of the insulating coating is opened by etching to expose the graphene layer (conductive layer). Then, the
なお上記のステップS101で、反応容器110内のベース基板143として、電極44及び導線41の形状に合わせて形成されたものを使用して、上記のステップS101の処理を行うことで、電極44と導線41を形成しても良い。この場合には、ステップS102の処理が省略される。
In step S101 described above, the
なお上記では熱CVD法によるグラフェンの製造装置の例を示した。これ以外にも、例えば低温でグラフェンを作成する場合には、表面励起マイクロ波プラズマCVD法にてグラフェンを製造することが好ましい場合がある。つまり低温でグラフェンを成長させる場合には、ガス圧を下げる必要があるため、一般的なプラズマCVD法では、ガス圧の低下によりプラズマの発生が困難になる場合がある。そこで、表面励起マイクロ波プラズマCVDが用いられることで、低温度の場合であってもプラズマを利用してグラフェンが好適に生成される。例えば、表面励起マイクロ波プラズマCVD法では、内部にアンテナを入れた円筒状の石英管を並べて、そこに所定周波数(例えば、2.45GHz)の交流電圧を印加してプラズマを発生させる。これ以外にも、導波路を通過してきたマイクロ波を、石英窓等を介して反応容器内に導き、ガス(炭素源)を励起して、プラズマを生成する。 In the above, an example of an apparatus for producing graphene by a thermal CVD method is shown. In addition to this, for example, when producing graphene at a low temperature, it may be preferable to produce the graphene by a surface excitation microwave plasma CVD method. That is, when graphene is grown at a low temperature, it is necessary to lower the gas pressure. Therefore, in a general plasma CVD method, it may be difficult to generate plasma due to a decrease in gas pressure. Thus, by using surface-excited microwave plasma CVD, graphene is suitably generated using plasma even at a low temperature. For example, in the surface excitation microwave plasma CVD method, a cylindrical quartz tube with an antenna inside is arranged, and an alternating voltage with a predetermined frequency (for example, 2.45 GHz) is applied thereto to generate plasma. In addition to this, the microwave that has passed through the waveguide is guided into the reaction vessel through a quartz window or the like, and a gas (carbon source) is excited to generate plasma.
以上のような構成を備える視覚再生補助装置1を、生体内に埋植する場合を説明する。図7に体内装置20を眼内に埋植した状態の断面の説明図を示す。なお図7中において、網膜E1,脈絡膜E2,強膜E3である。
折り曲げ可能な刺激部40は、図示を略す切開創(ポート)を通して、折り曲げられながら眼内へと挿入される。刺激部40の一部が眼内へ挿入されると、基板43の材質の復元力によって刺激部40が眼内で元の形状に復元される。そして眼内で広がった刺激部40の一部(電極44及び基板34)が網膜上に取り付けられる。一方、図示するように、刺激制御部42は眼球の外側に置かれることが好ましい。このように不透明性の刺激制御部42が眼球の外側に置かれることで、眼内に入射された光束が網膜に好適に到達されるようになる。また刺激制御部62は、眼内に置かれても良い。この場合には、刺激制御部62を視神経乳頭等の盲点に取り付けるようにする。このようにすると刺激制御部62による光束の遮光の影響を抑えつつ、刺激部40を透過した光束が好適に網膜に射されるようになる。なお図示は省略するが、受信部30はケーブル50を介して眼外に設置される。このように、基板43が患者の網膜上に置かれることで、網膜下よりも手術時の患者の負担を減らすことができる。また網膜上に置かれる部材全体が透明であることで、眼から入射され43等を透過して網膜に到達される。
The case where the visual reproduction
The
なお上記では、患者の網膜上に基板43を設置する例を示した。これ以外にも、網膜E3の下、強膜E1の切開創中に基板43を設置する場合にも、基板43の厚さが薄く形成されているため、手術に伴う患者の負担を減らすことができる。また術者にとっては視覚再生補助装置1を生体内に埋植する際の手術が容易になる。
In the above description, an example in which the
更に、本実施形態ではグラフェンを用いて微細な電極が形成される。その為、例えば、電極の形状を細胞レベルの大きさに形成して、網膜を構成する細胞を個別に刺激することもできる。このような微細な電極を複数設けることによって、より健常者に近い見え方を体得させることができる事が期待される。
更に、厚さの薄い基板43が網膜を覆うような面積で形成すると共に、基板43上に微細な電極を多く形成することで、視覚再生の精度が向上される。なお基板43は、複数の基板43の連結で形成されても良い。
Furthermore, in this embodiment, a fine electrode is formed using graphene. Therefore, for example, it is possible to stimulate the cells constituting the retina individually by forming the electrode shape in a cell level size. By providing a plurality of such fine electrodes, it is expected that the appearance closer to that of a healthy person can be obtained.
Furthermore, the precision of visual reproduction is improved by forming the
次に、以上の構成を備える視覚再生補助装置の動作を説明する。図8に視覚再生補助装置の制御系のブロック図を示す。撮影装置12で撮影された被写体の撮影データ(画像データ)は、データ変換手段13aに送られる。データ変換手段13aは、撮影した被写体を患者が視認するために必要となる所定の帯域内の信号(電気刺激パルス用データ)に変換し、送信手段14から電磁波として体内装置20側に送信する。
Next, the operation of the visual reproduction assisting device having the above configuration will be described. FIG. 8 shows a block diagram of a control system of the visual reproduction assisting device. Shooting data (image data) of a subject photographed by the photographing
体内装置20側では、2次コイル31で受信された電磁波が変調されることにより、電気刺激パルス用データと電力が生成され、受信制御部61に送られる。受信制御部61は抽出された電気刺激パルス用データに基づき、各電極44に分配する電気刺激パルスと、電気刺激パルスの分配を制御するマルチプレクサ制御信号を生成し、ケーブル50を介して刺激制御部42へと送る。刺激制御部42は、各電極44から電気刺激パルスを出力させる。各電極44から出力された電気刺激パルスによって網膜を構成する細胞が電気刺激され、患者は視覚を得る。
On the
なお基板43等を透過した光は、透明な神経線維、細胞神経層等を透過して網膜色素細胞(視細胞)で吸収される。視細胞は光を刺激信号に変換する。視細胞から出力された刺激信号は、網膜に存在する様々な神経細胞から複雑な処理を受けた後、網膜の表面に存在する神経節細胞から視神経を経て、脳中枢へと伝達される。
このように、網膜上に設置される基板43等の部材が全て透明性の材料で形成されることで、透過光により神経節細胞等の信号伝達に関わる細胞が正常に機能し、より健常眼に近い状態での視覚再生が行われることが期待される。
The light transmitted through the
In this way, all the members such as the
また本実施形態では、網膜上に直接電極44が配置されるので、電極44からの刺激信号が直接網膜に伝達される。その為電極44から出力された刺激信号が減衰されることなく、効率よく網膜を構成する細胞が電気刺激される。その為、電極44の表面積をより小さくすることも可能になる。
In this embodiment, since the
また装置の開発段階において、上記のような視覚再生補助装置を用いて、眼(健常眼)の神経節細胞の反応を取得しても良い(刺激パルス信号対する被検体の反応を取得しても良い)。そして、検出結果に基づき、カメラ12で撮影された撮影画像に対して生成される刺激パルス信号の刺激条件を、神経節細胞の反応に基づき設定しても良い。このように、健常眼の刺激反応に合わせた刺激パルス信号の刺激条件が予め設定されることで、従来技術の視覚再生補助装置に比べて視覚再生の品質(QOV)を向上させることができる。
Further, in the development stage of the apparatus, the reaction of the ganglion cell of the eye (normal eye) may be acquired using the visual regeneration auxiliary device as described above (the reaction of the subject to the stimulation pulse signal may be acquired). good). And based on a detection result, you may set the stimulation conditions of the stimulation pulse signal produced | generated with respect to the picked-up image image | photographed with the
例えば、体内装置20側に設けられた電極を、神経細胞からの応答信号の変化(時間的な強度変化量)を検出する検出部(例えば、電極)として用いる。そして、検出部で検出された神経細胞からの応答信号の変化量と、刺激パルス信号の情報とを関連付けて図示を略すメモリ等の記憶部に記憶させる。そして視覚再生補助装置の患者への使用時に、記憶部に記憶された情報に基づき、眼内に埋植された電極から刺激パルス信号を出力させる。
For example, an electrode provided on the
更に、上記の構成を備える生体埋植装置は、各種神経線維の応答信号の検出に用いられても良い。例えば、近年、患者の脳に電極を埋植した状態で、光等の刺激信号を外部から与え、その応答信号を検出して、生体の治療等に役立てる研究が行われている。このような研究開発において、本発明の構成が適用されると、脳の局所領域に対して照射された刺激(例えば光束)に対する応答信号の変化が好適に取得されるようになる。この場合には、脳に埋植される電極が、神経細胞からの応答信号の変化(時間的な強度変化量)を検出する検出部として用いられる。脳に対して外部から所定の刺激信号(例えば、光)が与えられ、脳の神経細胞が刺激に対して反応すると、電極を介して応答信号の変化が検出される。この時、透明性を持つ基板を介して、脳に対して好適に光等による刺激が与えられるので、電極を介して脳の神経細胞の応答信号が好適に検出されるようになることが期待される。また微細な形状の電極が多数設けられることで、細胞レベルのより詳細な情報を取得できることも期待される。 Furthermore, the biological implanting device having the above-described configuration may be used for detecting response signals of various nerve fibers. For example, in recent years, research has been conducted to apply a stimulus signal such as light from the outside with electrodes embedded in a patient's brain and detect the response signal to use for treatment of a living body. In such research and development, when the configuration of the present invention is applied, a change in the response signal to a stimulus (for example, a light beam) irradiated to a local region of the brain is suitably acquired. In this case, an electrode implanted in the brain is used as a detection unit that detects a change in response signal from a nerve cell (temporal intensity change amount). When a predetermined stimulus signal (for example, light) is applied to the brain from the outside, and a neuron in the brain responds to the stimulus, a change in the response signal is detected via the electrode. At this time, since the brain is preferably stimulated by light or the like through the transparent substrate, it is expected that the response signal of the brain nerve cells will be suitably detected through the electrodes. Is done. It is also expected that more detailed information at the cell level can be obtained by providing a large number of finely shaped electrodes.
10 体外装置
20 体内装置
30 受信部
40 刺激部
41 導線
43 基板
44 電極
62 刺激制御部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基板の前記一部において多数配列される電極であって、透明性の導電材料で形成されており、前記基板の前記一部と共に前記網膜の表面上に配置された状態で網膜を構成する細胞に電気刺激を与える電極、からなる電極群と、
電気刺激が出力される電極を各々の前記電極の中から指定するための刺激制御部と、を備え、
前記刺激制御部は、前記電極群から間隔を空けて前記基板上に配置される生体埋植装置。 A substrate formed of a transparent insulating material and at least partially disposed on the surface of the retina;
A plurality of electrodes arranged on the part of the substrate , formed of a transparent conductive material, and a cell constituting the retina while being arranged on the surface of the retina together with the part of the substrate An electrode group comprising electrodes for applying electrical stimulation to
A stimulation control unit for designating an electrode to which electrical stimulation is output from each of the electrodes, and
The stimulation control unit is a living body implanting device arranged on the substrate with a space from the electrode group.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012147746A JP6119128B2 (en) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Living implanter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012147746A JP6119128B2 (en) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Living implanter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014008282A JP2014008282A (en) | 2014-01-20 |
JP2014008282A5 JP2014008282A5 (en) | 2015-08-13 |
JP6119128B2 true JP6119128B2 (en) | 2017-04-26 |
Family
ID=50105487
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012147746A Expired - Fee Related JP6119128B2 (en) | 2012-06-29 | 2012-06-29 | Living implanter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6119128B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102095437B1 (en) * | 2017-12-06 | 2020-04-01 | 재단법인대구경북과학기술원 | Balloon-type retinal stimulation device and method for manufacturing the same |
KR102140137B1 (en) * | 2018-08-06 | 2020-07-31 | 서울시립대학교 산학협력단 | Deep brain stimulation transparent electrodes array and neural signal detection method using the same |
CN110237420B (en) * | 2019-05-05 | 2024-08-09 | 浙江诺尔康神经电子科技股份有限公司 | Auditory brainstem stimulation electrode containing graphene oxide and manufacturing method thereof |
WO2021141163A1 (en) * | 2020-01-09 | 2021-07-15 | 서울시립대학교 산학협력단 | Deep brain stimulation transparent electrode array and neural signal detection method using same |
CN111938635B (en) * | 2020-08-10 | 2024-11-05 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Preparation method and test structure of bumps and test board for back-end connection of brain electrodes |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4176497B2 (en) * | 2003-01-31 | 2008-11-05 | 株式会社ニデック | Visual reproduction assist device |
JP2005080360A (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Nidek Co Ltd | Visual recovery auxiliary apparatus |
JP4264320B2 (en) * | 2003-09-30 | 2009-05-13 | 株式会社ニデック | Visual reproduction assist device |
JP4429151B2 (en) * | 2004-12-01 | 2010-03-10 | 株式会社ニデック | Visual reproduction assist device |
FR2913196B1 (en) * | 2007-03-01 | 2009-05-22 | Centre Nat Rech Scient | ACCOMODATIVE OCULAR IMPLANT |
CN102066245B (en) * | 2007-10-19 | 2014-07-16 | 卧龙岗大学 | Process for the preparation of graphene |
JP2009273712A (en) * | 2008-05-15 | 2009-11-26 | Ryukoku Univ | Artificial retina |
JP5660425B2 (en) * | 2010-03-04 | 2015-01-28 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Epitaxial growth method of graphene film |
JP5692794B2 (en) * | 2010-03-17 | 2015-04-01 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Method for producing transparent conductive carbon film |
-
2012
- 2012-06-29 JP JP2012147746A patent/JP6119128B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014008282A (en) | 2014-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6119128B2 (en) | Living implanter | |
US6718209B2 (en) | Retinal prosthesis with remote return electrode | |
JP3599237B2 (en) | Retina implant and method for manufacturing the same | |
US8180453B2 (en) | Electrode array for neural stimulation | |
US8170676B2 (en) | Electrode array | |
US20090143848A1 (en) | Cochlear Stimulation Device | |
US20110237921A1 (en) | Systems and methods for flexible electrodes | |
US20130131797A1 (en) | Retinal implant and visual prosthesis incorporating such an implant | |
EP2240240A1 (en) | Stimulation channel conditioning | |
US10080890B2 (en) | Implantable biological electrode and medical assembly including the same | |
JP4412970B2 (en) | Method for producing biological tissue stimulation electrode | |
Lee et al. | Pillar-shaped stimulus electrode array for high-efficiency stimulation of fully implantable epiretinal prosthesis | |
JP2004298298A (en) | Visual sense regeneration auxiliary device | |
JP2006034427A (en) | Visual restoration aiding device | |
KR101908453B1 (en) | Tinnitus treatment device using method of electric stimulation | |
US10363128B2 (en) | Device and method for prosthetic rehabilitation of the retina | |
JP6357752B2 (en) | Manufacturing method of visual reproduction assist device | |
Terasawa et al. | A visual prosthesis with 100 electrodes featuring wireless signals and wireless power transmission | |
JP4162526B2 (en) | Visual reproduction assist device | |
JP5265209B2 (en) | Visual reproduction assist device | |
JP4359567B2 (en) | Visual reproduction assist device and method of manufacturing the same | |
TW201012500A (en) | Electrical stimulation system and method for generating virtual channels | |
JP5219443B2 (en) | Method for producing stimulation unit for visual reproduction assist device | |
CN206198475U (en) | The stimulating electrode structure and artificial retina of artificial retina | |
JP2006280412A (en) | Auxiliary device for regenerating visual sense and method of manufacturing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150626 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150626 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160415 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160506 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160705 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170228 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170313 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6119128 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |