具有窄折疊區(qū)段的生物相容性帶狀電纜的制作方法
【專利說明】具有窄折疊區(qū)段的生物相容性帶狀電纜
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求在2013年9月17日提交的第61/878988號美國臨時專利申請的權(quán)益，其全部內(nèi)容為所有目的通過引用并入本文。
[0003]關(guān)于在聯(lián)邦政府資助的研究與開發(fā)下進行的發(fā)明的權(quán)利的聲明
[0004]本發(fā)明是在美國政府支持下，在美國國家科學基金會資助的基金EEC0310723做出的。聯(lián)邦政府在本發(fā)明中擁有某些權(quán)利。
[0005]背景
1.
技術(shù)領(lǐng)域
[0006]本發(fā)明的實施例一般涉及通過外科手術(shù)植入的電子設(shè)備，具體地，涉及貫穿膜諸如眼球的鞏膜中的狹縫的帶狀電纜。
[0007]2.相關(guān)技術(shù)的描述
[0008]老年性黃斑變性(AMD)和色素性視網(wǎng)膜炎(RP)是人眼的兩種最常見的外視網(wǎng)膜變性疾病。存在使用視網(wǎng)膜假體以便受該疾病困擾的人能看見的希望。繞過有缺陷的外視網(wǎng)膜感光細胞并直接電刺激內(nèi)視網(wǎng)膜神經(jīng)元的視網(wǎng)膜假體使具有AMD和RP的一些盲人能感知光線。
[0009]應(yīng)當認識到，這些早期的假體只包括神經(jīng)元上的很少數(shù)量的刺激電極。為了實現(xiàn)面部識別或大號文字讀取，下一代視網(wǎng)膜假體裝置可用1024個或更多的刺激電極。1024個電極植入可被構(gòu)造為32X32的正方形電極陣列或在矩形、圓形或其他形狀中有不同數(shù)量的電極。
[0010]在世界各地，已投入很多努力來開發(fā)用于視網(wǎng)膜假體應(yīng)用的高密度多電極陣列。然而，即使是目前最先進的假體依然沒有足夠的刺激電極將視力恢復(fù)到期望的功能性能力。面部識別的模擬結(jié)果意味著，具有相應(yīng)數(shù)量通道的1024個電極視網(wǎng)膜植入可能是盲人將一個物體與另一物體區(qū)分開的最低要求。
[0011]考慮眼球造成的約束，并行刺激如此多數(shù)量的電極提出工程挑戰(zhàn)。尺寸、功耗、散熱、甚至電子浮力都屬于影響設(shè)計的因素。在眼球外的刺激電極的集成電路(1C)芯片受較少約束，但并行得到從眼球外到眼球內(nèi)的一千多電信號是一個挑戰(zhàn)。
[0012]從外科手術(shù)的觀點來看，眼睛的鞏膜中切口的大小被限制為3毫米(mm)以內(nèi)，以維持眼球的眼部完整性并避免嚴重出血或誘導視網(wǎng)膜脫離。給定3毫米寬的開口，在3毫米寬的扁平電纜中延伸1024根導線將需要用于導線跡線的3微米(μπι)間距。間距包括每個導體的寬度(例如，1.5 μπι)以及導體之間的間隙或絕緣體的寬度(例如，1.5 μπι)。目前的制造方法在生物相容性聚合物(諸如聚對二甲苯)上的3微米間距處置放足夠的導線跡線上具有問題。并且一般來講，線的寬度越大，則線可以制造的越可靠。
[0013]本領(lǐng)域中存在用于外科手術(shù)植入的改進電子設(shè)備的需求。
[0014]在【背景技術(shù)】部分中所討論的主題不應(yīng)視為現(xiàn)有技術(shù)，僅僅作為在【背景技術(shù)】部分中提及的結(jié)果。同樣，在【背景技術(shù)】部分中提及或與【背景技術(shù)】部分的主題相關(guān)聯(lián)的問題不應(yīng)視為已在現(xiàn)有技術(shù)中預(yù)先識別。在【背景技術(shù)】部分中的主題僅表示不同的方法，該方法本身也可以是本發(fā)明。
[0015]簡要概述
[0016]—般來說，描述了具有一個或多個中心“翼部”的可以橫向向內(nèi)折疊以使中心部變窄的生物相容性帶狀電纜。折疊部足夠窄使得外科醫(yī)生能夠使其通過特定寬度的切口裝配到膜諸如眼球的鞏膜中。
[0017]帶狀電纜可以具有一體化形成的電極陣列和/或附接至操作的電子設(shè)備，諸如電極刺激1C芯片、電源和數(shù)據(jù)線圈(用于與外部裝置感應(yīng)通信)和其他部件。電極陣列可以彎曲以匹配視網(wǎng)膜的曲率。
[0018]如果帶狀電纜上有一個以上的翼部，則翼部可以折疊到中心內(nèi)，使得它們不重疊在彼此之上，以便它們不在中心部上面和下面重疊或另外根據(jù)手術(shù)需要進行重疊。在任何構(gòu)造中，通過折疊在電纜的另一部分上面的翼部所形成的最終結(jié)構(gòu)可以稱為“疊層”。
[0019]帶狀電纜可以使用微制造技術(shù)包括化學氣相沉積(CVD)、光致抗蝕劑掩膜和曝光以及化學蝕刻來制造。帶狀電纜可以包括或不包括幫助折疊翼部的凹槽或其他結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明的一些實施例涉及用于穿過膜連接的帶狀電纜裝置。裝置包括第一帶狀電纜部、第二帶狀電纜部、中心帶狀電纜部、旁路帶狀電纜部，中心帶狀電纜部支持在第一帶狀電纜部和第二帶狀電纜部之間延伸的導電體的第一子集，中心帶狀電纜部比第一帶狀電纜部和第二帶狀電纜部中的每個更窄，旁路帶狀電纜部支持在第一帶狀電纜部和第二帶狀電纜部之間延伸的電導體的第二子集，旁路帶狀電纜部比第一帶狀電纜部和第二帶狀電纜部中的每個更窄，旁路帶狀電纜部從中心帶狀電纜部橫向發(fā)散并折疊在中心帶狀電纜部上面成疊層使得疊層比第一帶狀電纜部和第二帶狀電纜部更窄。
[0021]將一個結(jié)構(gòu)折疊在另一結(jié)構(gòu)“上面”包括相對于重力在任何方向上將它們折疊在一起。也就是說，術(shù)語“在...上面(over)”并不局限于一個部分比另一部分更高。
[0022]旁路帶狀電纜部可以是第一旁路帶狀電纜部，并且裝置還可以包括第二旁路帶狀電纜部，第二旁路帶狀電纜部支持在第一帶狀電纜部和第二帶狀電纜部之間延伸的嵌入導體的第三子集，第二旁路部比第一帶狀電纜部和第二帶狀電纜部更窄，第二旁路帶狀電纜部從中心帶狀電纜部橫向發(fā)散并且折疊在中心帶狀電纜部上面或下面到疊層中。第二旁路帶狀電纜部可以折疊在中心部下面，從而與第一旁路部相對。
[0023]旁路部可以具有貫穿的縱向折痕。旁路帶狀電纜部可以是D形或U形、A形或V形，或者另外適當?shù)男螤?。導電體的第一子集和第二子集可以嵌入生物相容性聚合物內(nèi)。
[0024]裝置可以包括電極陣列，電極陣列具有經(jīng)配置刺激眼球內(nèi)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞的電極以及與第一帶狀電纜部的導電體連接的集成電路，電極陣列與第二帶狀電纜部一體化形成并與導電體的第一子集和第二子集連接，集成電路經(jīng)配置向電極陣列發(fā)送電脈沖。疊層的寬度可以等于或小于3毫米。電極陣列可以是約7mmX7mm的正方形?！凹s(about)”可以指在本領(lǐng)域中正在討論的結(jié)構(gòu)的±1%、±2%、±3%、±4%、±5%、±8%、±10%、±20%、±25%或另外適當?shù)墓罘秶鷥?nèi)。裝置可以包括與集成電路連接的一個或多個電磁感應(yīng)線圈。電極陣列可以包括球形彎曲部。
[0025]帶狀電纜部可以由聚對二甲苯、聚酰亞胺或其他聚合物一體化形成。帶狀電纜部可以包括兩個或更多個蝕刻導體層。各種實施例中的任一種可以或可以不植入受試者中。
[0026]一些實施例涉及用于穿過膜連接的帶狀電纜裝置。裝置包括帶狀電纜，帶狀電纜具有穿過其一體化形成的孔口、在孔口的一側(cè)上通過的電導體和在孔口的另一側(cè)上通過的另一電導體，帶狀電纜橫向折疊為具有穿過孔口的縱向折痕的疊層，使得折疊的帶狀電纜的接近孔口的一部分比折疊的帶狀電纜的不接近孔口的一部分更窄。
[0027]孔口可以是第一孔口，帶狀電纜具有橫向于第一孔口的一體化形成的第二孔口，帶狀電纜具有穿過第二孔口的第二縱向折痕，帶狀電纜向上或向下橫向折疊到疊層中。裝置還可以包括電極陣列，電極陣列具有經(jīng)配置刺激眼球內(nèi)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞的電極，電極陣列與帶狀電纜的第一端部一體化形成并與導電體連接，且集成電路與帶狀電纜的第二端部的導電體連接，集成電路經(jīng)配置向電極陣列發(fā)送電脈沖。
[0028]—些實施例涉及制造用于穿過膜連接的裝置的方法。方法可以包括使用化學氣相沉積、光致抗蝕劑應(yīng)用和蝕刻來形成生物相容性帶狀電纜，帶狀電纜具有從帶狀電纜的中心部分裂以界定穿過帶狀電纜的孔口的旁路部，并且旁路部沿著穿過孔口的線折疊在中心部上面以形成疊層，使得中心部和旁路部的疊層比帶狀電纜的另一部分更窄。
[0029]旁路部可以是第一旁路部以及孔口可以是第一孔口，帶狀電纜具有第二旁路部，第二旁路部界定穿過帶狀電纜的橫向于第一孔口的第二孔口，方法還包括沿著穿過第二孔口的第二線將第二旁路部折疊在中心部上面或下面到疊層中。
[0030]第二旁路部可以折疊在中心部下面，從而與第一旁路部相對折疊。方法可以包括通過穿過孔口的線對旁路部進行壓痕。方法可以包括將在帶狀電纜的端部上的電極陣列放置在球形模具中，并加熱電極陣列以足以賦予電極陣列永久曲率。方法可以包括穿過膜中的狹縫插入折疊的疊層。膜可以是眼球的鞏膜。
[0031]本文所公開和建議的實施例的性質(zhì)和優(yōu)點的進一步理解可通過參考本說明書的其余部分以及附圖來實現(xiàn)。
[0032]附圖簡述
[0033]圖1A是根據(jù)實施例的未折疊的帶狀電纜的透視圖。
[0034]圖1B是圖1A的帶狀電纜在折疊構(gòu)造中的透視圖。
[0035]圖2A是圖1A的未折疊的帶狀電纜的平面示意圖。
[0036]圖2B是圖1B的折疊的帶狀電纜的平面示意圖。
[0037]圖3示出根據(jù)實施例的在眼球中和周圍植入帶狀電纜。
[0038]圖4示出根據(jù)實施例的可穿戴發(fā)射器組件。
[0039]圖5A是根據(jù)實施例的插入眼球中的切口的帶狀電纜的端部的圖像。
[0040]圖5B是根據(jù)實施例的通過任何眼球中的切口延伸的帶狀電纜的折疊的較窄部分的圖像。
[0041]圖6示出根據(jù)實施例的雙層帶狀電纜的微