尤其是用于神經(jīng)刺激的電氣多通道系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】尤其是用于神經(jīng)刺激的電氣多通道系統(tǒng) 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種包括多通道跡線的電氣多通道系統(tǒng)，所述多通道跡線將施加部件 連接到接入點(diǎn)（access point)。具體地講，本發(fā)明涉及一種神經(jīng)刺激和/或記錄裝置，例如 聽力植入物、視覺植入物或深部腦刺激（DBS)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 專利文件WO 2008/09298 A2公開了一種用于深部腦刺激的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括在 載體端部處的電極陣列，所述載體具有導(dǎo)電互連件以將所述電極連接到外部部件。所述導(dǎo) 電互連件的線寬度應(yīng)當(dāng)被調(diào)整成使得根據(jù)所有引線的不同長(zhǎng)度而在所有引線當(dāng)中具有相 等的電阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，具有允許實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單和靈活的多通道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的裝置（如神經(jīng)植 入物）將是有利的。
[0004] 此問題是通過根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的電氣多通道系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利要求15所 述的神經(jīng)刺激和/或記錄裝置來解決的。優(yōu)選的實(shí)施例公開于從屬權(quán)利要求中。
[0005] 根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種電氣多通道系統(tǒng)，即沿著多個(gè)"通道"（或者布線、 線路、引線等）攜載電氣信號(hào)和/或電能（作為電壓、電流、電荷或諸如此類）的系統(tǒng)。所 述系統(tǒng)包括以下部件：
[0006] a)多個(gè)"施加部件"和相關(guān)聯(lián)的"接入點(diǎn)"。
[0007] b)具有多條電氣線路的多通道跡線，每個(gè)線路將前述施加部件之一連接到一個(gè)接 入點(diǎn)，且所述線路具有預(yù)定的電阻值（"目標(biāo)電阻"）。此外，每個(gè)線路應(yīng)包括由以下特征限 定的"調(diào)諧區(qū)段"：
[0008] -所述調(diào)諧區(qū)段在開始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)之間延伸（所述點(diǎn)是所考慮的線路的一部分）。
[0009] -所述開始點(diǎn)與所述結(jié)束點(diǎn)之間的所述空間距離對(duì)于所有線路而言是相同的。
[0010] -所述（電）阻率和所述橫截面積對(duì)于所有線路而言在其開始點(diǎn)處是大致相同的。
[0011] -所述電阻率和所述橫截面積對(duì)于所有線路而言在其結(jié)束點(diǎn)處是大致相同的。
[0012] -開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間的電阻在至少一個(gè)第一線路和一個(gè)第二線路之間是不同 的。
[0013] 術(shù)語"施加部件"將指將從多通道跡線的電氣線路接收輸入和/或傳送輸入到所 述電氣線路的任意部件、裝置或系統(tǒng)。"施加部件"的實(shí)例是用于刺激神經(jīng)組織和/或用于 記錄來自此組織的電氣信號(hào)的電極。
[0014] 術(shù)語"接入點(diǎn)"應(yīng)指下述的任意部件、裝置或系統(tǒng)，意欲用于施加部件的輸入可經(jīng) 由所述部件、裝置或系統(tǒng)傳送到電氣線路和/或可經(jīng)由其從這一線路接收來自施加部件的 輸出。在典型的實(shí)例中，"接入點(diǎn)"是其中外部電路可連接到多通道跡線的線路的接合焊盤。
[0015] -般來講，術(shù)語"多通道跡線"應(yīng)指將施加部件一對(duì)一地連接到接入點(diǎn)的所有電氣 線路的集合。通常，所述多通道跡線應(yīng)至少部分地為纜線狀的，其中電氣線路彼此接近且平 行地延展。
[0016] -般來講，目標(biāo)電阻可以采取由設(shè)計(jì)預(yù)定的任何（歐姆）電阻值。在一個(gè)優(yōu)選的 實(shí)施例中，目標(biāo)電阻可以是針對(duì)所有線路相同的，因此允許以相似的方式在每個(gè)線路上傳 輸電氣信號(hào)。
[0017] 所述電氣多通道系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)，使得可以滿足線路的總電阻的給定目標(biāo)值， 而不考慮可存在于線路之間的差異，尤其是不考慮不同的線路長(zhǎng)度。這是因?yàn)檎{(diào)諧區(qū)段的 電阻可被相應(yīng)地調(diào)適，即被設(shè)定為使得整個(gè)線路的總電阻滿足給定的目標(biāo)值的值。
[0018] 在下文中，將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例。
[0019] 根據(jù)所述多通道系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述第一線路和第二線路在調(diào)諧區(qū)段的幾何 形狀不同。例如，所述第一和第二線路在其調(diào)諧區(qū)段可以具有不同的長(zhǎng)度（而調(diào)諧區(qū)段的 長(zhǎng)度，即開始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)之間的距離是相同的）。例如，所述第一線路從開始點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)的 走向可以是筆直的，而第二線路的走向是具有較長(zhǎng)長(zhǎng)度且因此具有較高電阻的曲徑。
[0020] 另外地或者作為另外一種選擇，第一和第二線路在其調(diào)諧區(qū)段內(nèi)可以具有不同的 橫截面（其中如果電阻率相等，則具有較小橫截面的線路將產(chǎn)生較高的電阻）。例如，具有 矩形橫截面的線路可以具有不同的寬度和/或厚度，以形成橫截面的這一差異。
[0021] 此外，第一線路和/或第二線路可以在相關(guān)聯(lián)的調(diào)諧區(qū)段內(nèi)被分成若干并聯(lián)線 路。如果兩個(gè)線路均被分開，則并聯(lián)區(qū)段的長(zhǎng)度可以是不同的，產(chǎn)生了不同的總電阻。
[0022] 根據(jù)另一實(shí)施例，第一線路可以在調(diào)諧區(qū)段中包括由至少兩個(gè)不同材料組成的子 區(qū)段。數(shù)個(gè)材料的組合物可以用于調(diào)諧第一線路的電阻，例如通過挑選此類材料的不同相 對(duì)分?jǐn)?shù)（fraction)，和/或通過在不同分?jǐn)?shù)的調(diào)諧區(qū)段上延伸數(shù)個(gè)材料的子區(qū)段。所述至 少兩個(gè)材料可以被均勻地混合（例如，作為兩種金屬的合金），或者其可以被不均勻地布置 (例如，作為兩個(gè)空間間隔開的塊）。
[0023] 在前述實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例中，第一線路和第二線路在其調(diào)諧區(qū)段中均包括由至少 兩個(gè)材料組成的子區(qū)段（例如，金和鉑），其中所述子區(qū)段在調(diào)諧區(qū)段的不同分?jǐn)?shù)的相應(yīng)長(zhǎng) 度上延伸。
[0024] 在另一實(shí)施例中，所述第一線路和第二線路沿著其調(diào)諧區(qū)段具有不匹配的電阻率 走向。在此背景下，線路在某一點(diǎn)處的電阻率應(yīng)被定義為所述線路在所考慮點(diǎn)處的所述線 路橫截面上的電阻率的平均值（其中橫截面是垂直于通過線路的電信號(hào)流來截取的）?；?于此定義，"電阻率走向"可被定義為隨著沿所考慮線路的位置而變的電阻率。例如，如果 線路的電阻率在整個(gè)調(diào)諧區(qū)段上是恒定的，則"電阻率走向"將是平行于X軸的表示沿著所 述線路的位置X的線；如果所述電阻率從開始點(diǎn)向結(jié)束點(diǎn)增加，則"電阻率走向"將是遞增 的曲線，且依此類推。如果無法使第一線路和第二線路完全重疊（在調(diào)諧區(qū)段中恰當(dāng)?shù)剡x 擇X軸的取向），則第一線路和第二線路的兩個(gè)電阻率走向被視為"不匹配"的。又一個(gè)簡(jiǎn) 單的實(shí)例是，如果第一和第二線路具有貫穿其調(diào)諧區(qū)段恒定的不同電阻率。
[0025] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，電阻率走向的上述比較從調(diào)諧區(qū)段延伸到了整個(gè)線 路。更具體地，本發(fā)明根據(jù)第二方面是指包括以下各項(xiàng)的電氣多通道系統(tǒng)：
[0026] a)多個(gè)施加部件和相關(guān)聯(lián)的接入點(diǎn)。
[0027] b)具有多條電氣線路的多通道跡線，每個(gè)線路將一個(gè)施加部件連接到一個(gè)接入 點(diǎn)，且所述線路具有給定的目標(biāo)電阻。
[0028]此外，所述多通道跡線應(yīng)包括至少一個(gè)第一線路和一個(gè)第二線路，所述線路具有 以下特征：
[0029] _所述第一線路不比所述第二線路長(zhǎng)（換句話說，第一線路較短或具有相等長(zhǎng) 度）。
[0030]-所述第一線路和第二線路在第一線路的延伸部上具有不匹配的電阻率走向。
[0031]在這一多通道系統(tǒng)中，線路總電阻的期望目標(biāo)值是通過將線路設(shè)計(jì)為具有恰當(dāng)?shù)?電阻率走向而實(shí)現(xiàn)的。與前一實(shí)施例相比，這些不同的電阻率走向通常不限于有限的（調(diào) 諧）區(qū)段，而是在整個(gè)線路上延伸（其中不同長(zhǎng)度的線路的兩個(gè)電阻率當(dāng)然可以在較小長(zhǎng) 度的延伸部上比較；示例性的情況在圖13中示出）。
[0032]在下文中，將描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，所述實(shí)施例涉及根據(jù)第一和/或第二方 面的多通道系統(tǒng)。
[0033]在一個(gè)此實(shí)施例中，第一線路包括具有某一電阻率的子區(qū)段，所述電阻率與第二 線路中的任何電阻率均不同，或反之亦然。這是設(shè)計(jì)不匹配的電阻率走向的一種特定方式 (在調(diào)諧區(qū)段內(nèi)或在較短線路的整個(gè)延伸部上）：所述線路之一被構(gòu)建成具有（至少局部 地）在另一線路中不會(huì)出現(xiàn)的電阻率。
[0034]在前述實(shí)施例的特定實(shí)例中，第一和第二線路具有沿著其延伸部和/或沿著其調(diào) 諧區(qū)段（如果存在）恒定的不同電阻率。例如，所述第一和第二線路可以（完整地或者在 調(diào)諧區(qū)段中）由具有不同電阻率的不同材料組成。
[0035]根據(jù)另一實(shí)施例，所述第一和第二線路包括具有摻有不同雜質(zhì)的基板的子區(qū)段。 這些子區(qū)段可以在對(duì)應(yīng)線路的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，或者受限于其調(diào)諧區(qū)段（如果存在）。對(duì)基 板摻有不同雜質(zhì)是視需要調(diào)整線路的電阻率的一種可能方式。
[0036] 在另一實(shí)施例中，所述第一和第二線路可以包括具有不同分?jǐn)?shù)的硅化物的子區(qū) 段。如前述實(shí)施例中，化學(xué)組成的對(duì)應(yīng)變化可以用于產(chǎn)生期望的電阻率走向。
[0037]在本發(fā)明的許多應(yīng)用中，所述第一和第二線路將具有不同的總長(zhǎng)度，或者至少在 調(diào)諧區(qū)段以外（如果存在）具有不同長(zhǎng)度。例如，這可以是由于對(duì)連接空間上分隔開的施 加部件與需要不同長(zhǎng)度的連接件的接入點(diǎn)的需要所致。此外，多通道跡線的線路可以由于 其制造程序而具有不同長(zhǎng)度。在基于晶片的工藝中，由于（例如，圓形）基板尺寸的限制， 此類多通道跡線通常由箔上的曲面結(jié)構(gòu)形成，在所述曲面的內(nèi)半徑和外半徑處分別產(chǎn)生了 不同長(zhǎng)度的線路。
[0038] 一般來講，多通道跡線的線路的目標(biāo)電阻可具有在要處理的應(yīng)用中期望的任意 值。在尤其重要的情況下，所有線路的目標(biāo)電阻彼此相等，因此使接入點(diǎn)與施加部件之間的 電氣通道屬性均衡化。在不同線路的長(zhǎng)度存在前述差異的情況下，僅可通過額外的努力、尤 其是通過上述裝置來滿足相同目標(biāo)電阻的目標(biāo)。例如，調(diào)諧區(qū)段中的線路的電阻可以被選 擇以補(bǔ)償出現(xiàn)在調(diào)諧區(qū)段以外出現(xiàn)的非期望電阻差異。
[0039]已提及，多通道跡線的線路可以沿著彎曲的平行路徑延展。在這種情況下，所述路 徑的內(nèi)部線路和外部線路之間的長(zhǎng)度差異可以通過本發(fā)明的裝置來補(bǔ)償。
[0040]當(dāng)然，可以存在許多其他適用于多通道跡線的線路之間的（非期望）電阻變化的 來源。例如，電阻差可以由施加部件和接入點(diǎn)的空間分布引起。此外，筆直線路的電阻散 布可以由于沿著基板的工藝散布而出現(xiàn)，例如影響金屬厚度或電阻率。電阻率的散布可以 是由于化學(xué)計(jì)量變化，例如出現(xiàn)在反應(yīng)派射TiN(TixNy，其中X #y)中?；瘜W(xué)計(jì)量及因此 電阻率對(duì)沉積參數(shù)的敏感性已在相關(guān)文獻(xiàn)（W.M. Heuvelman等人，"TiN reactive sputter deposition studied as a function of the pumping speed(根據(jù)泵送速度加以研宄的 TiN 反應(yīng)濺射沉積）"，Thin Solid Films 332 (1998)，335-339, Elsevier)中加以描述，且 也可以由于非均質(zhì)等離子體而發(fā)生在晶片級(jí)別。通常所述散布是已知且被量化的，且因此 可加以補(bǔ)償。
[0041] 根據(jù)另一實(shí)施例，所述多通道跡線的線路至少部分地實(shí)現(xiàn)為薄膜導(dǎo)體。例如，這是 在神經(jīng)刺激或記錄應(yīng)用中的情況，其中不得不將小的撓性電極或探針插入到神經(jīng)組織中。
[0042] 本發(fā)明還涉及一種神經(jīng)刺激和/或記錄裝置，尤其是聽力植入物（或耳蝸植入 物）、視覺植入物、或深部腦刺激系統(tǒng)，所述裝置包括上述種類的電氣多通道系統(tǒng)。此裝置的 "施加部件"通常將是電極，且"接入點(diǎn)"通常將是接合焊盤或類似裝置。
【附圖說明】
[0043] 根據(jù)下文所述的實(shí)施例將顯而易見本發(fā)明的這些和其它方面，并將結(jié)合所述實(shí)施 例來說明這些和其它方面。
[0044] 在下