具有分流电阻器的光敏像素制造技术

本发明专利技术涉及一种光敏植入物，其包括至少一个像素(10)，该至少一个像素(10)具有至少一个二极管(12、12')、刺激电极(14)、对电极(18)以及电阻器(16)，其中，所述电阻器(16)的电阻是根据电阻、刺激电极(14)的大小和二极管(12、12')的大小的预定关系来选择的。此外，本发明专利技术涉及一种提供这种植入物的方法。

A photosensitive pixel with a shunt resistor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有分流电阻器的光敏像素本专利技术涉及具有至少一个光敏像素的光敏植入物。植入系统是已知的，其有助于为例如因诸如色素性视网膜炎的退行性疾病而失明的患者恢复至少一部分视力。通过利用可以绕过视网膜的退化组织且仍可以直接刺激视网膜的事实，可以利用植入物至少在一定程度上使视力恢复。能够通过植入系统来提供这种电刺激。这种系统通常包括放置在患者眼睛前方的特殊护目镜以及包括多个电极的植入物，特别是视网膜下植入物。在护目镜中通常提供摄像头。摄像头适于捕获患者前方的场景。该捕获的场景从视觉信息转换为预定的IR光脉冲信号。植入物适于接收这些IR光脉冲，并且作为响应，植入物基于由摄像头接收到的场景内容而被刺激。然后植入物将光转化为刺激视网膜中的剩余细胞的电流。为此，植入物包括像素阵列，其中每个像素包括一个或多个二极管区域、刺激电极和对电极。刺激电极通常布置在像素的中心。在像素的各个二极管之间以及在像素之间提供凹槽，以便使这些特定区域彼此隔离。在二极管和电极之间提供电连接以使部件互相连接。如果IR脉冲被引导到像素，更确切地说，像素的光敏区域，则响应于其，光电二极管电路产生电脉冲。Wang等(光电视网膜假体：植入物制造和性能(Photovoltaicretinalprosthesis:implantfabricationandperformance)；JNeuralEng.2012年八月；9(4))描述了添加分流电阻器有助于加速刺激波形的放电阶段。Loudin等(IEEE生物医学电路与系统会刊；第5卷)建议在视网膜假体中使用用于光电二极管电路的分流电阻器。同样地，Mandel等(由光电视网膜假体引起的皮质反应表现出与视觉诱发电位类似(Corticalresponseselicitedbyphotovoltaicsub-retinalprosthesesexhibitsimilaritiestovisallyevokepotentials)；自然通讯)和Boinagrov等(用于神经刺激的光电像素：电路模型和性能(PhotovoltaicPixelsforNeuralStimulation:CircuitModelsandPerformance)；IEEE)提到借助于光电像素的视网膜下阵列来光学激活神经刺激。Mathieson等(具有高像素密度的光电视网膜假体(Photovoltaicretinalprosthesiswithhighpixeldensity)；自然光子学)也描述了具有视网膜下光电二极管阵列的视网膜假体系统。为了可靠地刺激剩余细胞，一方面，电流密度，即电荷，应该尽可能的高以便充分刺激剩余细胞，所述电荷实际上为在预定时间内每电磁脉冲(例如每IR脉冲)每相传送的电荷。另一方面，电流密度不应太高。否则，可能会发生组织损伤或电极损坏。此外，单个电极上的电压不应超过水解极限，否则周围的水将会离解。并且，对周围组织的潜在损伤以及电极失效也可能是其后果。此外，施加到植入物的电极的电压理想地应该在刺激脉冲之后并且在任何后续脉冲之前降回到零伏，以允许平衡由植入物施加的正电荷和负电荷。否则，电极可能传送一些残留的直流(DC)电流，其可能损伤周围的组织以及电极本身。因此，现有技术的系统不能提供高电荷和/或允许满足电荷平衡。可以发现现有技术系统的另外的缺点在于，植入物像素中的二极管的光敏区域通常未理想地与该像素的电极的大小和容量匹配。因此，本专利技术的目的是提供一种植入物，其克服了现有技术系统的至少一个缺点，同时允许增强电荷传送。特别地，本专利技术的目的是提供一种植入物，其对于光敏和电极大小具有优化的结构，以便增强电荷传送。还已知，根据本专利技术的具有电极阵列的植入物包括电极，即刺激电极或工作电极，以及对电极(也称为反电极)，其中附加电阻器设置在电极之间的电路中。该附加电阻器也可以称为分流电阻器。分流电阻器允许使在IR脉冲的第一相期间传送的电荷被快速地放电并且允许控制该电荷，其实际被传送到组织。如果分流电阻器具有高电阻，或者如果没有分流电阻器，则在脉冲的第一相期间传送的电荷可能不会快速地放电。因此，增加了电压下降到零的时间。可能地，在另一脉冲之前，不能快速充分地平衡电荷。因此，分流电阻器的高电阻可能会限制可用于下一个脉冲的电容，并且因此处于稳定状态的传送电荷会被减少。另一方面，分流电阻器的低电阻会允许电荷快速、充分地放电，但是在分流电阻器中会损失相当大部分的光生电荷，并且传送到组织的电荷会减少。因此，本专利技术的具体目的是为电极和二极管选择的具体设计提供理想尺寸的分流电阻器。根据本专利技术，利用根据独立权利要求1的装置来解决所述问题。从属权利要求的主题是有利的扩展。此外，通过根据权利要求16所述的方法来解决所述问题。根据本专利技术的光敏植入物包括至少一个像素，其具有至少一个二极管、刺激电极、对电极以及设置在所述刺激电极和所述对电极之间的电阻器。其中的电阻器优选地与像素的二极管或多个二极管并联电连接。电阻器的电阻是根据电阻、刺激电极的大小和至少一个二极管的大小的预定关系来确定的。对于本专利技术，将光敏植入物称为本专利技术的最优选实施例。在替选实施例中，表示植入物的结构可以被设置为承载至少一个二极管、刺激电极、对电极以及电阻器的衬底，而该衬底未被植入。在这样的实施例中，二极管或多个二极管的光生电荷可以激发刺激电极，以便产生具有高度限定的场分布的电场。例如，这允许从身体外部刺激组织或刺激与组织分离的其他结构。通过根据电阻器的电阻与刺激电极的大小和至少一个二极管的大小的关系来关联电阻器的电阻，专利技术人能够提供一种植入物，其中分流电阻器最优地适于提供最大电荷，同时，实现可靠的电荷平衡。由于可预测的分流电阻器值取决于电极大小和二极管大小，因此这可以允许提供适用于多个参数的植入物。此处的像素大小应理解为两个相邻像素之间的间距。在本申请的上下文中，像素、电极或二极管等的“大小”可以指允许表征该部件的尺寸相对于彼此或绝对数的任何度量。在更具体的实施例中，根据本专利技术的任何一个部件的大小可以例如由该部件的表面积、可见面积、有效面积或其他来表示。虽然根据本专利技术的优选实施例的本专利技术涉及其中设置有分流电阻器的植入物，但以电极和二极管相应大小的具体的、预定的关系来提供电极和二极管的专利技术构思也可以应用于那些在像素中没有设置分流电阻器(即，具有无穷大电阻的电阻器)的情况。如已经指出的，电极、二极管或电阻器的电阻的大小的选择会受到几个因素的影响。然而，对于适用于(优选地最佳适用于)电荷输入的电极大小，具有该名义上最优电极大小的电极的电荷密度可以超过电极退化和/或组织损伤的值。在本专利技术的一些实施例中，电极大小因此可以高达另外的最优电极大小的两倍。增大的电极大小可以降低电荷密度，并且从而能够有助于降低损坏组织或电极的风险。应当理解，根据本专利技术的包含刺激电极的光敏植入物适用于刺激生物细胞或组织。特别地，可以实现对神经细胞(例如神经元)或身体的各种组织的刺激。为此，光敏植入物可以植入到组织中。植入物的电极，特别是刺激电极可以被布置和定位为使得刺激电极上的电脉冲可以刺激周围组织中的一个或更多个细胞。电极也可以设置为使得它们直接接触植入物周围组织的一个或更多个细胞。在这方面，基本上，植入物可以刺激任何神经组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏植入物，其包括至少一个像素(10)，所述至少一个像素(10)具有至少一个二极管(12、12')、刺激电极(14)、对电极(18)以及电阻器(16)，其中所述电阻器(16)的电阻是根据电阻、所述刺激电极(14)的大小和所述二极管(12、12')的大小的预定关系来选择的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.12 EP 15001427.21.一种光敏植入物，其包括至少一个像素(10)，所述至少一个像素(10)具有至少一个二极管(12、12')、刺激电极(14)、对电极(18)以及电阻器(16)，其中所述电阻器(16)的电阻是根据电阻、所述刺激电极(14)的大小和所述二极管(12、12')的大小的预定关系来选择的。2.根据权利要求1所述的光敏植入物，其中，所述刺激电极(14)的大小和所述二极管(12、12')的大小分别被表示为所述刺激电极(14)的面积和所述二极管(12、12')的面积。3.根据权利要求1或2所述的光敏植入物，其中，所述二极管(12、12')大小是由所述像素中的总二极管大小，优选总二极管面积，和二极管(12、12')数量的比值表示的有效二极管大小。4.根据权利要求1或2所述的光敏植入物，其中，所述电阻器(16)的电阻由以下公式确定：R＝a·(Darea∧n)·Earea其中：R为所述电阻器(16)的电阻；Earea为所述电极(14)面积；Darea为有效二极管(12、12')面积；n为指数，以及a为常数。5.根据权利要求4所述的光敏植入物，其中，所述电极(14)面积被选择为使得对于任何预定的光敏二极管(12、12')面积，所述常数a选自区间[3·105；2·106]，优选地选自区间[7·105；1.5·106]，最优选地所述常数a满足a＝106。6.根据权利要求4或5所述的光敏植入物，其中，所述电极(14)面积被选择为使得对于任何预定的光敏二极管(12、2')面积，所述指数n选自区间[-1.5；-2]，优选地选自区间[-1.75；-1.85]，最优选地所述指数n满足n＝-1.81。7.根据权利要求4至6之一所述的光敏植入物，其中，所述指数n满足n＝-1.81，并且其中所述常数a选自区间[3·105；2·106]，优选地选自区间[7·105；1.5·106]。8.根据权利要求4至6之一所述的光敏植入物，其中，所述常数a满足a＝106，并且其中所述指数n选自区间[-1.5；-2]，优选地选自区间[-1.75；-1.85]。9.根据前述权利要求之一所述的光敏植入物，其中，围绕所述刺激电极(14)和/或围绕所述至少一个二极管(12、12')布置所述对电极(18)。10.根据前述权利要求之一所述的光敏植入物，其中，所述植入物包括布置在像素阵列(1)中的多个像素(10、10')。11.根据前述权利要求之一所述的光敏植入物，其中，所述至少一个像素具有基本六边形形状。12.根据前述权利要求之一所述的光敏植入物，其中，所述刺激电极具有基本圆形形状。13.根据前述权利要求之一所述的光敏植入物，其中，至少一个像素中的所述电极面积小于100000μm2，优选在100μm2与10000μm2之间，更优选地在大约500μm2与3300μm2...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·德特尔，
申请(专利权)人：PIXIUM视野股份公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR