应用一平坦的、可挠性二维薄膜条带至活组织中的组件制造技术

应用一平坦的、可挠性二维薄膜条带至活组织的组件被描述，具体而言为脑。其包括：应用薄膜条带(6)本身，一应用工具(7)藉由一耦合装置的组件(8，13；15，16，18；23，29，36，37)可移除且仅机械地可连接至薄膜条带(6)，其中在原位薄膜条带(6)的应用之后，藉由机械地脱离耦合装置(8，13；15，16，18；23，29，36，37)本身从而留下薄膜条带(6)，应用工具(7)可从组织移除而无残留。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
可挠性基板上的传感器和作用器数组(effectorarrays)之运用对于生物医学应用的关联逐渐提升。在生物兼容性基板上建构在长时间尺度上耐受之多样化装置的能力将允许增强的治疗性和诊断性介入，以及脑/机器接口的改善。然而，由于不同样的理想可挠性，目前仍难以将这些装置以微创方式植入体内。以下使用之字汇薄膜条带是指可挠之薄膜的条带，且由于机械屏障(mechanicalbarriers)，故无法藉由其插入活组织中，如果考虑以脑作为例子，前述机械屏障如硬脑膜(duramater)。条带带有被放置在活组织中的组件，例如电子电路、导光体、流体孔等。多电极数组为目前革命性的基础和临床神经科学，因为其有着史无前例的能力来纪录和刺激神经单元的密集总数。制造多电极数组之最有前途的技术之一倚靠于微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem,MEMS)光刻制程的应用，以实现在可挠性、聚酰胺类(polyimide-based)或聚对二甲苯类(parylene-base)膜上具有任意几何形状的密集数组。除此之外，在本专利技术范围中，这样的微机电系统被认为是平坦的、可挠性二维薄膜条带的一个例子。这样的技术被广为采纳在从脑纪录的表面，因为其提供了设计的自由、长时间尺度上的生物兼容性、且为微创的。然而，对研究和临床应用特别关注的脑的许多区域并非从这样的表面纪录容易得到的，且希望用于治疗刺激的目标通常位于距离脑之表面的数十公厘处。为了达到进入这些区域，希望以最小的方式穿过脑组织。然而，达到这个目标的当前的设计是肉眼可见的(大约一公厘)或使用易损坏的电极基板，例如硅。因此现有技术在植入时，以及在植入装置的寿命期间，有着对脑造成不必要的损伤之风险。RUBEHN,B等人于IFESS第15次年度会议公报.维也纳.2010(Proceedingsofthe15thAnnualConferenceoftheIFESS.Vienna.2010)中的「用于穿硬脑膜植入和长期纪录的可挠性轴电极(Flexibleshaftelectrodesfortransduralimplantationandchronicrecording)」提出满足应用在插入期间之薄膜条带的刚性和在长期植入过程期间的可挠性之矛盾要求，用于薄膜条带的特制插入工具，在此事例下是用于轴电极。当轴本身为可挠时，一插入工具被使用于穿透硬脑膜。工具包括具有100微米之直径和一锥形顶端的钨杆体，以及具有50微米之直径和钝顶端的两个杆体。较厚的杆体被胶合于两个较薄的杆体之间且凸出超过它们。对于植入来说，其意图以锥形杆体滑入胶合至轴的顶端之背面的U字形轮廓。整个组合件打算被插入脑中，且当两个顿杆体承受U轮廓时，杆体的锥形顶端穿透硬脑膜，推动其通过硬脑膜中的孔洞并进入组织中。因为其贴附于U轮廓，可挠性轴被插入脑物质中(brainmatter)。待放置轴于正确的位置后，钨插入工具被撤回，留下微加工的(micromachined)聚酰胺箔(薄膜条带)和U轮廓在脑中。作者他们观察到当薄膜条带可被插入脑皮层(cortex)时，不可能使其穿过封闭的硬或软脑膜(closedduraorpiamater)。此外，留下U轮廓在脑中可能对组织造成不良的损伤。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提供一种组件以应用一平坦的、可挠性二维薄膜条带至活组织中，具体而言为脑，尽可能地避免上述缺点。前述目的藉由一组件而达成，前述组件包括-应用薄膜条带本身，-一应用工具藉由一耦合装置的组件可移除且仅机械地可连接至薄膜条带，其中在目标地点薄膜条带的应用之后，藉由机械地脱离耦合装置本身从而留下薄膜条带，应用工具可从组织移除而无残留。这种系统之益处包括：·能够使用可挠性装置瞄准深度脑结构，不然可能会无法完全穿透或可能无法精确地瞄准，·薄膜条带的植入通过微创组件，·刚性植入装置的移除而未留下任何残留，因此对脑组织的损伤在植入物的寿命期间最小化，·自由决定插入的时机，亦即，穿透的长度和可挠性装置的释放之速度。在一特定的较佳实施例中，薄膜条带为可挠性多电极数组形式的一微机电系统(MEMS)。本专利技术之此一实施例的组件允许这些微机电系统的应用能够进行上述的神经科学量测。较佳的是，可挠性薄膜条带为在本专利技术的领域中为已知的聚酰胺类或聚对二甲苯类。根据一较佳的实施例，可挠性薄膜条带于末端具有一加强保持孔，且应用工具由一插入针和一保持导线所构成，插入针具有一内部钻孔和在其末端开口旁之一侧朝向钻孔的一窗口，保持导线设计来在薄膜条带插入组织的期间穿过插入针的内部钻孔且穿过薄膜条带中的所述保持孔横卧于所述窗口，从而将可挠性薄膜条带可移除地锁定至插入针。较佳地，插入针为一微加工(micro-machined)、手术级(surgical-grade)钢管，具有200微米的外径和100微米直径的钻孔。在一较佳的实施例中，插入针具有一锥形顶端(「插入顶端」)，尖锐到足以(～18度)允许硬脑膜和脑组织的穿透。较佳地，保持导线为一手术级不锈钢导线，具有70微米的直径，可穿过插入针的钻孔。插入工具是用来将薄膜条带插入至脑中。所述薄膜条带以下将同样被称为是挠性轴(flexshaft)。举例而言，挠性轴耦合至插入针且接着在位于目标地区被释放。为了使挠性轴耦合至插入针，挠性轴靠近其端部配备有加强保持孔。这个孔可具有80微米的直径且帮助保持挠性轴在插入针上。挠性轴放置在位于插入针之一侧的窗口中，因此保持孔精确地配合在插入针的钻孔上通过窗口而暴露。保持导线接着穿过保持孔且更进入在窗孔另一端的插入针的顶端。从而，挠性轴牢固地贴附至插入针。为了对保持导线形成毗邻，插入针的末端必须关闭。一旦多电极数组被放置在关注的区域中，保持导线可接着被移除，释放挠性轴，且随后，插入针可被撤回而无残留，在该地点留下挠性轴。根据另一较佳的实施例，可挠性多电极数组逐渐变细至在其末端旁由聚酰胺线构成的一保持线(retainingthread)，且应用工具由在其末端具有一穿孔的实心插入针所构成，聚酰胺线被设计来在应用多电极数组之前穿过插入针的所述穿孔。在这种方式中，聚酰胺挠性轴藉由聚酰胺线的组件耦合至插入针。这种技术允许了插入针的较小尺寸和较尖锐的顶端来穿透较坚韧的组织。插入针较佳由一直径200微米的钢杆体所构成。较佳地，插入针在初始的5.75公厘是以3度角逐渐变细，且在最后公厘处逐渐变细至10度的顶端。其具有一孔钻过角度平面从端部约为一公厘。典型的挠性轴用于此插入针端部带着5公分长和100微米宽的聚酰胺的线，其进一步变窄至40微米于其碰到挠性轴处。这个缩减的聚酰胺保持线允许了挠性轴被耦合至插入针来植入，但一旦装置被植入，可以从挠性轴机械地分离。保持线被引入通过插入针的孔，耦合挠性轴至插入针。挠性轴和保持线由单一块聚酰胺所制造且与插入针平齐。挠性轴以这种方式插入。一旦挠性轴被插入，保持线藉由在保持在线简单地拉动被从挠性轴机械地分离。当挠性轴保持于该地点时，插入针可接着被撤回而无残留。根据又一个较佳的实施例，可挠性多电极数组具有一保持孔，在其末端旁边，且应用工具由一插入针和一分离的聚酰胺线所构成，插入针在其末端处具有一穿孔，聚酰胺线设计来在应用多电极数组之前穿过插入针中的所述穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
应用一平坦的、可挠性二维薄膜条带至活组织的组件，具体而言为脑，包括‑应用薄膜条带(6)本身，‑一应用工具(7)藉由一耦合装置的组件(8，13；15，16，18；23，29，36，37)可移除且仅机械地可连接至薄膜条带(6)，其中在目标地点薄膜条带(6)的应用之后，藉由机械地脱离耦合装置(8，13；15，16，18；23，29，36，37)本身从而留下薄膜条带(6)，应用工具(7)可从组织移除而无残留。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.26 EP 14169867.01.应用一平坦的、可挠性二维薄膜条带至活组织的组件，具体而言为脑，包括-应用薄膜条带(6)本身，-一应用工具(7)藉由一耦合装置的组件(8，13；15，16，18；23，29，36，37)可移除且仅机械地可连接至薄膜条带(6)，其中在目标地点薄膜条带(6)的应用之后，藉由机械地脱离耦合装置(8，13；15，16，18；23，29，36，37)本身从而留下薄膜条带(6)，应用工具(7)可从组织移除而无残留。2.如权利要求1所述的组件，其中薄膜条带为可挠性多电极数组形式的一微机电系统(MEMS)。3.如权利要求1或2所述的组件，其中可挠性)薄膜条带(6)为聚酰胺类或聚对二甲苯类。4.如权利要求1、2或3所述的组件，其中可挠性薄膜条带(9)于末端具有一加强保持孔(8)，且其中应用工具(7)由一插入针(10)和一保持导线(13)所构成，插入针(10)具有一内部钻孔(11)和在其末端开口旁之一侧朝向钻孔(11)的一窗口(12)，保持导线(13)设计来在薄膜条带(9)插入组织的期间穿过插入针(10)的内部钻孔(11)且穿过薄膜条带(9)中的所述保持孔(8)横卧于所述窗口(12)，从而将可挠性薄膜条带(9)可移除地锁定至插入针(10)。5.如权利要求4所述的组件，其中插入针(10)为一微加工手术级钢管，具有200微米的外径和100微米直径的一内部钻孔(11)。6.如权利要求4或5所述的组件，其中插入针(10)具有一锥形顶端(14)，尖锐到足以允许硬脑膜和脑组织的穿透。7.如权利要求4、5或6所述的组件，其中保持导线为一手术级不锈钢导线，具有70微米的直径。8.如权利要求1、2或3所述的组件，其中可挠性薄膜条带(17)逐渐变细至在其末端(18)旁由聚酰胺线构成的一保持线，且其中应用工具由在其末端具有一穿孔(16)的实心插入针(15)所构成，聚酰胺线被设计来在应用可挠性薄膜条带(17...

【专利技术属性】
技术研发人员：P弗里斯，C刘易斯，
申请(专利权)人：恩斯特斯特朗格曼研究院非营利有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE