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(zhuān)利說(shuō)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(xiàn)的電氣多通道系統(tǒng)，所述多通道跡線(xiàn)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(tīng)力植入物、視覺(jué)植入物或深部腦刺激（DBS)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 專(zhuān)利文件WO 2008/09298 A2公開(kāi)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(xiàn)寬度應(yīng)當(dāng)被調(diào)整成使得根據(jù)所有引線(xiàn)的不同長(zhǎng)度而在所有引線(xiàn)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(wèn)題是通過(guò)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(lái)解決的。優(yōu)選的實(shí)施例公開(kāi)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(xiàn)、 線(xiàn)路、引線(xiàn)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(lèi)）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(xiàn)路的多通道跡線(xiàn)，每個(gè)線(xiàn)路將前述施加部件之一連接到一個(gè)接 入點(diǎn)，且所述線(xiàn)路具有預(yù)定的電阻值（"目標(biāo)電阻"）。此外，每個(gè)線(xiàn)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(kāi)始點(diǎn)與結(jié)束點(diǎn)之間延伸（所述點(diǎn)是所考慮的線(xiàn)路的一部分）。
[0009] -所述開(kāi)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(xiàn)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(xiàn)路而言在其開(kāi)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(xiàn)路而言在其結(jié)束點(diǎn)處是大致相同的。
[0012] -開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間的電阻在至少一個(gè)第一線(xiàn)路和一個(gè)第二線(xiàn)路之間是不同 的。
[0013] 術(shù)語(yǔ)"施加部件"將指將從多通道跡線(xiàn)的電氣線(xiàn)路接收輸入和/或傳送輸入到所 述電氣線(xiàn)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(lái)自此組織的電氣信號(hào)的電極。
[0014] 術(shù)語(yǔ)"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(xiàn)路和/或可經(jīng)由其從這一線(xiàn)路接收來(lái)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(xiàn)的線(xiàn)路的接合焊盤(pán)。
[0015] -般來(lái)講，術(shù)語(yǔ)"多通道跡線(xiàn)"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(xiàn)路的集合。通常，所述多通道跡線(xiàn)應(yīng)至少部分地為纜線(xiàn)狀的，其中電氣線(xiàn)路彼此接近且平 行地延展。
[0016] -般來(lái)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(xiàn)路相同的，因此允許以相似的方式在每個(gè)線(xiàn)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(mǎn)足線(xiàn)路的總電阻的給定目標(biāo)值， 而不考慮可存在于線(xiàn)路之間的差異，尤其是不考慮不同的線(xiàn)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(xiàn)路的總電阻滿(mǎn)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(xiàn)路和第二線(xiàn)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(xiàn)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(kāi)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(xiàn)路從開(kāi)始點(diǎn)到結(jié)束點(diǎn)的 走向可以是筆直的，而第二線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路將產(chǎn)生較高的電阻）。例如，具有 矩形橫截面的線(xiàn)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(xiàn)路和/或第二線(xiàn)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(xiàn) 路。如果兩個(gè)線(xiàn)路均被分開(kāi)，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(xiàn)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(xiàn)路的電阻，例如通過(guò)挑選此類(lèi)材料的不同相 對(duì)分?jǐn)?shù)（fraction)，和/或通過(guò)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(kāi)的塊）。
[0023] 在前述實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例中，第一線(xiàn)路和第二線(xiàn)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(xiàn)路和第二線(xiàn)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(xiàn)路在某一點(diǎn)處的電阻率應(yīng)被定義為所述線(xiàn)路在所考慮點(diǎn)處的所述線(xiàn) 路橫截面上的電阻率的平均值（其中橫截面是垂直于通過(guò)線(xiàn)路的電信號(hào)流來(lái)截取的）?；?于此定義，"電阻率走向"可被定義為隨著沿所考慮線(xiàn)路的位置而變的電阻率。例如，如果 線(xiàn)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(xiàn)路的位置X的線(xiàn)；如果所述電阻率從開(kāi)始點(diǎn)向結(jié)束點(diǎn)增加，則"電阻率走向"將是遞增 的曲線(xiàn)，且依此類(lèi)推。如果無(wú)法使第一線(xiàn)路和第二線(xiàn)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(xiàn)路和第二線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn) 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(xiàn)路的多通道跡線(xiàn)，每個(gè)線(xiàn)路將一個(gè)施加部件連接到一個(gè)接入 點(diǎn)，且所述線(xiàn)路具有給定的目標(biāo)電阻。
[0028]此外，所述多通道跡線(xiàn)應(yīng)包括至少一個(gè)第一線(xiàn)路和一個(gè)第二線(xiàn)路，所述線(xiàn)路具有 以下特征：
[0029] _所述第一線(xiàn)路不比所述第二線(xiàn)路長(zhǎng)（換句話(huà)說(shuō)，第一線(xiàn)路較短或具有相等長(zhǎng) 度）。
[0030]-所述第一線(xiàn)路和第二線(xiàn)路在第一線(xiàn)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(xiàn)路總電阻的期望目標(biāo)值是通過(guò)將線(xiàn)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(xiàn)路上延伸（其中不同長(zhǎng)度的線(xiàn)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(xiàn)路包括具有某一電阻率的子區(qū)段，所述電阻率與第二 線(xiàn)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(xiàn)路的整個(gè)延伸部上）：所述線(xiàn)路之一被構(gòu)建成具有（至少局部 地）在另一線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)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(xiàn)的線(xiàn)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(lèi)多通道跡線(xiàn)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(xiàn)路。
[0038] 一般來(lái)講，多通道跡線(xiàn)的線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路的長(zhǎng)度存在前述差異的情況下，僅可通過(guò)額外的努力、尤 其是通過(guò)上述裝置來(lái)滿(mǎn)足相同目標(biāo)電阻的目標(biāo)。例如，調(diào)諧區(qū)段中的線(xiàn)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(xiàn)的線(xiàn)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(xiàn)路和外部線(xiàn)路之間的長(zhǎng)度差異可以通過(guò)本發(fā)明的裝置來(lái)補(bǔ)償。
[0040]當(dāng)然，可以存在許多其他適用于多通道跡線(xiàn)的線(xiàn)路之間的（非期望）電阻變化的 來(lái)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(xiàn)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(xiàn)的線(xiàn)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(tīng)力植入物（或耳蝸植入 物）、視覺(jué)植入物、或深部腦刺激系統(tǒng)，所述裝置包括上述種類(lèi)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(pán)或類(lèi)似裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0043] 根據(jù)下文所述的實(shí)施例將顯而易見(jiàn)本發(fā)明的這些和其它方面，并將結(jié)合所述實(shí)施 例來(lái)說(shuō)明這些和其它方面。
[0044] 在下