尤其是用于神经刺激的电气多通道系统的制作方法
【专利说明】尤其是用于神经刺激的电气多通道系统 发明领域
[0001] 本发明涉及一种包括多通道迹线的电气多通道系统，所述多通道迹线将施加部件 连接到接入点（access point)。具体地讲，本发明涉及一种神经刺激和/或记录装置，例如 听力植入物、视觉植入物或深部脑刺激（DBS)系统。
【背景技术】
[0002] 专利文件WO 2008/09298 A2公开了一种用于深部脑刺激的系统，所述系统包括在 载体端部处的电极阵列，所述载体具有导电互连件以将所述电极连接到外部部件。所述导 电互连件的线宽度应当被调整成使得根据所有引线的不同长度而在所有引线当中具有相 等的电阻。
【发明内容】
[0003] 根据现有技术，具有允许实现更简单和灵活的多通道系统设计的装置（如神经植 入物）将是有利的。
[0004] 此问题是通过根据权利要求1和5所述的电气多通道系统和根据权利要求15所 述的神经刺激和/或记录装置来解决的。优选的实施例公开于从属权利要求中。
[0005] 根据第一方面，本发明涉及一种电气多通道系统，即沿着多个"通道"（或者布线、 线路、引线等）携载电气信号和/或电能（作为电压、电流、电荷或诸如此类）的系统。所 述系统包括以下部件：
[0006] a)多个"施加部件"和相关联的"接入点"。
[0007] b)具有多条电气线路的多通道迹线，每个线路将前述施加部件之一连接到一个接 入点，且所述线路具有预定的电阻值（"目标电阻"）。此外，每个线路应包括由以下特征限 定的"调谐区段"：
[0008] -所述调谐区段在开始点与结束点之间延伸（所述点是所考虑的线路的一部分）。
[0009] -所述开始点与所述结束点之间的所述空间距离对于所有线路而言是相同的。
[0010] -所述（电）阻率和所述横截面积对于所有线路而言在其开始点处是大致相同的。
[0011] -所述电阻率和所述横截面积对于所有线路而言在其结束点处是大致相同的。
[0012] -开始点和结束点之间的电阻在至少一个第一线路和一个第二线路之间是不同 的。
[0013] 术语"施加部件"将指将从多通道迹线的电气线路接收输入和/或传送输入到所 述电气线路的任意部件、装置或系统。"施加部件"的实例是用于刺激神经组织和/或用于 记录来自此组织的电气信号的电极。
[0014] 术语"接入点"应指下述的任意部件、装置或系统，意欲用于施加部件的输入可经 由所述部件、装置或系统传送到电气线路和/或可经由其从这一线路接收来自施加部件的 输出。在典型的实例中，"接入点"是其中外部电路可连接到多通道迹线的线路的接合焊盘。
[0015] -般来讲，术语"多通道迹线"应指将施加部件一对一地连接到接入点的所有电气 线路的集合。通常，所述多通道迹线应至少部分地为缆线状的，其中电气线路彼此接近且平 行地延展。
[0016] -般来讲，目标电阻可以采取由设计预定的任何（欧姆）电阻值。在一个优选的 实施例中，目标电阻可以是针对所有线路相同的，因此允许以相似的方式在每个线路上传 输电气信号。
[0017] 所述电气多通道系统具有以下优势，使得可以满足线路的总电阻的给定目标值， 而不考虑可存在于线路之间的差异，尤其是不考虑不同的线路长度。这是因为调谐区段的 电阻可被相应地调适，即被设定为使得整个线路的总电阻满足给定的目标值的值。
[0018] 在下文中，将更详细地描述本发明的各种优选实施例。
[0019] 根据所述多通道系统的一个实施例，所述第一线路和第二线路在调谐区段的几何 形状不同。例如，所述第一和第二线路在其调谐区段可以具有不同的长度（而调谐区段的 长度，即开始点与结束点之间的距离是相同的）。例如，所述第一线路从开始点到结束点的 走向可以是笔直的，而第二线路的走向是具有较长长度且因此具有较高电阻的曲径。
[0020] 另外地或者作为另外一种选择，第一和第二线路在其调谐区段内可以具有不同的 横截面（其中如果电阻率相等，则具有较小横截面的线路将产生较高的电阻）。例如，具有 矩形横截面的线路可以具有不同的宽度和/或厚度，以形成横截面的这一差异。
[0021] 此外，第一线路和/或第二线路可以在相关联的调谐区段内被分成若干并联线 路。如果两个线路均被分开，则并联区段的长度可以是不同的，产生了不同的总电阻。
[0022] 根据另一实施例，第一线路可以在调谐区段中包括由至少两个不同材料组成的子 区段。数个材料的组合物可以用于调谐第一线路的电阻，例如通过挑选此类材料的不同相 对分数（fraction)，和/或通过在不同分数的调谐区段上延伸数个材料的子区段。所述至 少两个材料可以被均匀地混合（例如，作为两种金属的合金），或者其可以被不均匀地布置 (例如，作为两个空间间隔开的块）。
[0023] 在前述实施例的优选实例中，第一线路和第二线路在其调谐区段中均包括由至少 两个材料组成的子区段（例如，金和铂），其中所述子区段在调谐区段的不同分数的相应长 度上延伸。
[0024] 在另一实施例中，所述第一线路和第二线路沿着其调谐区段具有不匹配的电阻率 走向。在此背景下，线路在某一点处的电阻率应被定义为所述线路在所考虑点处的所述线 路横截面上的电阻率的平均值（其中横截面是垂直于通过线路的电信号流来截取的）。基 于此定义，"电阻率走向"可被定义为随着沿所考虑线路的位置而变的电阻率。例如，如果 线路的电阻率在整个调谐区段上是恒定的，则"电阻率走向"将是平行于X轴的表示沿着所 述线路的位置X的线；如果所述电阻率从开始点向结束点增加，则"电阻率走向"将是递增 的曲线，且依此类推。如果无法使第一线路和第二线路完全重叠（在调谐区段中恰当地选 择X轴的取向），则第一线路和第二线路的两个电阻率走向被视为"不匹配"的。又一个简 单的实例是，如果第一和第二线路具有贯穿其调谐区段恒定的不同电阻率。
[0025] 在本发明的另一实施例中，电阻率走向的上述比较从调谐区段延伸到了整个线 路。更具体地，本发明根据第二方面是指包括以下各项的电气多通道系统：
[0026] a)多个施加部件和相关联的接入点。
[0027] b)具有多条电气线路的多通道迹线，每个线路将一个施加部件连接到一个接入 点，且所述线路具有给定的目标电阻。
[0028]此外，所述多通道迹线应包括至少一个第一线路和一个第二线路，所述线路具有 以下特征：
[0029] _所述第一线路不比所述第二线路长（换句话说，第一线路较短或具有相等长 度）。
[0030]-所述第一线路和第二线路在第一线路的延伸部上具有不匹配的电阻率走向。
[0031]在这一多通道系统中，线路总电阻的期望目标值是通过将线路设计为具有恰当的 电阻率走向而实现的。与前一实施例相比，这些不同的电阻率走向通常不限于有限的（调 谐）区段，而是在整个线路上延伸（其中不同长度的线路的两个电阻率当然可以在较小长 度的延伸部上比较；示例性的情况在图13中示出）。
[0032]在下文中，将描述本发明的各种实施例，所述实施例涉及根据第一和/或第二方 面的多通道系统。
[0033]在一个此实施例中，第一线路包括具有某一电阻率的子区段，所述电阻率与第二 线路中的任何电阻率均不同，或反之亦然。这是设计不匹配的电阻率走向的一种特定方式 (在调谐区段内或在较短线路的整个延伸部上）：所述线路之一被构建成具有（至少局部 地）在另一线路中不会出现的电阻率。
[0034]在前述实施例的特定实例中，第一和第二线路具有沿着其延伸部和/或沿着其调 谐区段（如果存在）恒定的不同电阻率。例如，所述第一和第二线路可以（完整地或者在 调谐区段中）由具有不同电阻率的不同材料组成。
[0035]根据另一实施例，所述第一和第二线路包括具有掺有不同杂质的基板的子区段。 这些子区段可以在对应线路的整个长度上延伸，或者受限于其调谐区段（如果存在）。对基 板掺有不同杂质是视需要调整线路的电阻率的一种可能方式。
[0036] 在另一实施例中，所述第一和第二线路可以包括具有不同分数的硅化物的子区 段。如前述实施例中，化学组成的对应变化可以用于产生期望的电阻率走向。
[0037]在本发明的许多应用中，所述第一和第二线路将具有不同的总长度，或者至少在 调谐区段以外（如果存在）具有不同长度。例如，这可以是由于对连接空间上分隔开的施 加部件与需要不同长度的连接件的接入点的需要所致。此外，多通道迹线的线路可以由于 其制造程序而具有不同长度。在基于晶片的工艺中，由于（例如，圆形）基板尺寸的限制， 此类多通道迹线通常由箔上的曲面结构形成，在所述曲面的内半径和外半径处分别产生了 不同长度的线路。
[0038] 一般来讲，多通道迹线的线路的目标电阻可具有在要处理的应用中期望的任意 值。在尤其重要的情况下，所有线路的目标电阻彼此相等，因此使接入点与施加部件之间的 电气通道属性均衡化。在不同线路的长度存在前述差异的情况下，仅可通过额外的努力、尤 其是通过上述装置来满足相同目标电阻的目标。例如，调谐区段中的线路的电阻可以被选 择以补偿出现在调谐区段以外出现的非期望电阻差异。
[0039]已提及，多通道迹线的线路可以沿着弯曲的平行路径延展。在这种情况下，所述路 径的内部线路和外部线路之间的长度差异可以通过本发明的装置来补偿。
[0040]当然，可以存在许多其他适用于多通道迹线的线路之间的（非期望）电阻变化的 来源。例如，电阻差可以由施加部件和接入点的空间分布引起。此外，笔直线路的电阻散 布可以由于沿着基板的工艺散布而出现，例如影响金属厚度或电阻率。电阻率的散布可以 是由于化学计量变化，例如出现在反应派射TiN(TixNy，其中X #y)中。化学计量及因此 电阻率对沉积参数的敏感性已在相关文献（W.M. Heuvelman等人，"TiN reactive sputter deposition studied as a function of the pumping speed(根据泵送速度加以研宄的 TiN 反应溅射沉积）"，Thin Solid Films 332 (1998)，335-339, Elsevier)中加以描述，且 也可以由于非均质等离子体而发生在晶片级别。通常所述散布是已知且被量化的，且因此 可加以补偿。
[0041] 根据另一实施例，所述多通道迹线的线路至少部分地实现为薄膜导体。例如，这是 在神经刺激或记录应用中的情况，其中不得不将小的挠性电极或探针插入到神经组织中。
[0042] 本发明还涉及一种神经刺激和/或记录装置，尤其是听力植入物（或耳蜗植入 物）、视觉植入物、或深部脑刺激系统，所述装置包括上述种类的电气多通道系统。此装置的 "施加部件"通常将是电极，且"接入点"通常将是接合焊盘或类似装置。
【附图说明】
[0043] 根据下文所述的实施例将显而易见本发明的这些和其它方面，并将结合所述实施 例来说明这些和其它方面。
[0044] 在下