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(In Japanese)生体用高機能電極

Patent code P170013834
File No. (S2013-0471-N0)
Posted date Mar 16, 2017
Application number P2015-500257
Patent number P6348477
Date of filing Feb 12, 2014
Date of registration Jun 8, 2018
International application number JP2014053189
International publication number WO2014126103
Date of international filing Feb 12, 2014
Date of international publication Aug 21, 2014
Priority data
  • P2013-028006 (Feb 15, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)野田 俊彦
  • (In Japanese)徳田 崇
  • (In Japanese)笹川 清隆
  • (In Japanese)太田 淳
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学
Title (In Japanese)生体用高機能電極
Abstract (In Japanese)本発明は、各電極毎に制御可能でありながら、高密度で配置して生体内に装着することが可能な電極アレイを実現することができる電極構造を提供することを課題とする。本発明は、電極体の後部の、該電極体の正面外形内に、該電極体と電気的に接続された電極制御用回路を固定する。ここで電極制御用回路は、電極体の後部に設けられた凹部に収納してもよいし、電極体の後面に固定してもよい。逆に、前記電極制御用回路を覆う導電性材料層を電極体としてもよい。これらの生体用電極は、基板上に複数個アレイ状に固定したり、電線を内蔵する連結線により連結して使用することができる。これらの場合、生体用電極を高密度に配置することができる。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

神経の電気刺激、あるいは神経活動電位計測を行うための神経インタフェースとして、電極を種々のパターンで配列した電極アレイが用いられている。電極アレイは生体埋植され、金属(たとえば白金)の電極に接続された配線を刺激装置や計測装置に接続することで、所望の目的を果たすものである。この電極アレイの多電極化を可能にする方法として、電極を制御する機能などを搭載した小型半導体チップを電極毎に搭載する手法(高機能電極)が提案、実証されている。

例えば、網膜中の神経節細胞や網膜と脳を接続する視神経等には問題がないものの、光を電気信号に変換する網膜中の視細胞の障害(それらの中には加齢黄斑変性や網膜色素変性症等がある)のために視覚を失った場合、神経節細胞等の残存する網膜細胞に、カメラ等で撮影した眼前の映像に対応する2次元的電気刺激を与えることで、擬似的に視力を回復することができる。このような、網膜に電気刺激を与え、代替視覚を提供する装置は人工視覚デバイスと呼ばれている(例えば特許文献1等)。

非特許文献1には、脈絡膜上経網膜刺激(STS)による人工視覚デバイスを用いたウサギの視覚刺激実験が開示されている。その内容は次の通りである。図1(a)及び(b)に示すように、ウサギの眼球(強膜)に図3に示すような3×3個の電極アレイを配置したフレキシブル基板を埋設し、脈絡膜側から網膜に電気刺激を与える。一方、そのウサギの脳の視覚野に電極を取り付け、その点における電位(視覚野電位)を測定する。

眼球に取り付けた電極に流す電流を様々に変え、電流を流した(刺激を与えた)時刻をゼロ点として脳波の変化を測定すると、図2に示すように、電流値(刺激)が大きくなるに従って脳波のピーク高さ(反応)が大きくなることが確認された。また、その刺激付与からの時間遅れ(約20msec)は、他の実験で調査した視覚の伝達遅れとほぼ同じであった。これらのことから、この(図3の)電極アレイ基板80は、眼球刺激電極として作用していることが確認された。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、各種の実験動物や人間(ヒト)の器官などの生体に取り付け、該生体に電気刺激を与えたり、該生体の電位、電流等を測定するために用いられる生体用電極に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
基板と、
前記基板上に固定された複数の生体用電極と、
を備える生体用電極基板であって、
前記複数の生体用電極は、それぞれ、弾丸形又は平板形である電極体の後部の、該電極体の正面外形内に、該電極体と電気的に接続された、外部からの動作制御信号に基づき演算を行い、該電極体に供給する電流及び電圧を制御する電極制御用回路チップが固定されており、
前記電極制御用回路チップが、前記電極体の後部に設けられた凹部に収納されていることを特徴とする生体用電極基板。

【請求項2】
 
電線を内蔵する連結線と、
前記連結線により連結された複数の生体用電極と、
を備える生体用電極連結線であって、
前記複数の生体用電極は、それぞれ、弾丸形又は平板形である電極体の後部の、該電極体の正面外形内に、該電極体と電気的に接続された、外部からの動作制御信号に基づき演算を行い、該電極体に供給する電流及び電圧を制御する電極制御用回路チップが固定されており、
前記電極制御用回路チップが、前記電極体の後部に設けられた凹部に収納されていることを特徴とする生体用電極連結線。

【請求項3】
 
網膜を介して視神経を刺激する視神経刺激用電極基板であることを特徴とする請求項1に記載の生体用電極基板。

【請求項4】
 
前記電極制御用回路チップが封止材により前記電極体の後部に液密又は気密に封止されていることを特徴とする請求項1又は3に記載の生体用電極基板。

【請求項5】
 
前記封止材は、樹脂、金属、又はセラミックであることを特徴とする請求項4に記載の生体用電極基板。

【請求項6】
 
前記電極体がプラチナ、金もしくはチタン、又はそれらの合金である金属、あるいは、導電性化合物又は導電性高分子である導電性材料であることを特徴とする請求項1、3~5のいずれかに記載の生体用電極基板。

【請求項7】
 
前記複数の生体用電極はそれぞれ、奥行き、幅及び高さのいずれかであって、これらの最大寸法である大きさが10μm~500μmであることを特徴とする請求項1、3~6のいずれかに記載の生体用電極基板。

【請求項8】
 
網膜を介して視神経を刺激する視神経刺激用電極連結線であることを特徴とする請求項2に記載の生体用電極連結線。

【請求項9】
 
脳を刺激する脳刺激用電極連結線であることを特徴とする請求項2に記載の生体用電極連結線。

【請求項10】
 
前記電極制御用回路チップが封止材により前記電極体の後部に液密又は気密に封止されていることを特徴とする請求項2、8、及び9のいずれかに記載の生体用電極連結線。

【請求項11】
 
前記封止材は、樹脂、金属、又はセラミックであることを特徴とする請求項10に記載の生体用電極連結線。

【請求項12】
 
前記電極体がプラチナ、金もしくはチタン、又はそれらの合金である金属、あるいは、導電性化合物又は導電性高分子である導電性材料であることを特徴とする請求項2、8~11のいずれかに記載の生体用電極連結線。

【請求項13】
 
前記複数の生体用電極はそれぞれ、奥行き、幅及び高さのいずれかであって、これらの最大寸法である大きさが10μm~500μmであることを特徴とする請求項2、8~12のいずれかに記載の生体用電極連結線。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015500257thum.jpg
State of application right Registered
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