阅读说明：本技术 陶瓷引导件、陶瓷引导件装置以及陶瓷引导件模块 (Ceramic guide, ceramic guide device and ceramic guide module ) 是由 驹田大辅 虫明元 大城朝一 于 2019-01-31 设计创作，主要内容包括：具备：第1部分(7),包括第1端(4)；第2部分(8),包括第2端(5)直径比第1部分(7)小；以及第3部分(9),配设在第1部分(7)与第2部分(8)之间,具备：柱状的陶瓷引导件,其具有从该第1端(4)贯通至第2端(5)且能够插入长条的引线电极(2)的插入孔(6)；以及长条的引线电极(2),贯通插入孔(6)内,具有从第1端(4)突出的第1突出部分(25)以及从第2端(5)突出的第2突出部分(26)。(The disclosed device is provided with: a 1 st part (7) comprising a 1 st end (4); a 2 nd portion (8) comprising a 2 nd end (5) of smaller diameter than the 1 st portion (7); and a 3 rd part (9) disposed between the 1 st part (7) and the 2 nd part (8), and including: a columnar ceramic guide having an insertion hole (6) which penetrates from the 1 st end (4) to the 2 nd end (5) and into which the elongated lead electrode (2) can be inserted; and an elongated lead electrode (2) which penetrates the insertion hole (6) and has a 1 st protruding portion (25) protruding from the 1 st end (4) and a 2 nd protruding portion (26) protruding from the 2 nd end (5).)

陶瓷引导件、陶瓷引导件装置以及陶瓷引导件模块

技术领域

本发明涉及能够用于向小动物的脑等生物体***例如引线电极、管、导管等长条的***物并固定于固定位置的陶瓷引导件、使用该陶瓷引导件的陶瓷引导件装置以及陶瓷引导件模块。

背景技术

以往，为了在一定期间内例如从小鼠、大鼠等啮(啮入量)齿类以及狨猴等小动物的脑记录神经活动的信息，有时将引线电极等长条的***物刺入小动物的脑而固定。引线电极向生物体的固定例如采用将刚性比较高的不锈钢或者不锈钢合金等线状的引线电极直接埋设在生物体中，或者通过螺钉等引导构件进行固定的方法(例如，参照专利文献1～4)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/132756号说明书

专利文献2：国际公开第2012/017950号说明书

专利文献3：JP特表2010-540202号公报

专利文献4：JP专利第5224482号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

在上述专利文献1～4所记载的现有技术中，若引线电极粗，则脑等生物体组织的损伤也大，对生物体的沿袭大。为了抑制这样的向生物体的沿袭，若使用细的引线电极，则虽然减轻了生物体组织的损伤，但由于引线电极的刚性降低，所谓的硬挺度消失，因此存在刺入硬膜等硬组织的力弱，对手术者来说操作性低的问题。

此外，在上述专利文献2、4所记载的现有技术中，引导电极的构件的尺寸大，需要开颅手术、机械手等，用于将电极留置在目标位置的处置变得庞大，存在需要较长的时间这样的问题。此外，由于引导电极的构件仅附着于头骨，因此存在安装状态相对于生物体不稳定这样的问题。

本发明的目的在于提供一种对生物体组织的负担少，能够稳定地将***物向生物体***并固定的陶瓷引导件、使用该陶瓷引导件的陶瓷引导件装置以及陶瓷引导件模块。

-用于解决课题的手段-

本公开的陶瓷引导件是固定于生物体的陶瓷引导件，

具备柱状的陶瓷体，该陶瓷体具有能够***长条的***物且从第1端贯通至第2端的***孔，

所述陶瓷体具有：

第1部分，包括所述第1端；

第2部分，包括所述第2端，直径比所述第1部分小；以及

第3部分，配设在所述第1部分与所述第2部分之间。

此外，本公开的陶瓷引导件装置是固定于生物体的陶瓷引导件装置，具备：

所述陶瓷引导件；以及

长条的***物，该***物贯通所述***孔内，具有从所述第1端突出的第1突出部分以及从所述第2端突出的第2突出部分，

所述第1突出部分与预先决定的外部装置连接，

所述第2突出部分被***生物体内。

此外，本公开的陶瓷引导件模块包括：所述陶瓷引导件装置；以及连接器，连接有所述***物。

附图说明

根据下述的详细的说明和附图，本发明的目的、特色、以及优点将变得更加清楚。

图1是表示使用本公开的一实施方式的陶瓷引导件的陶瓷引导件装置的一部分的剖视图。

图2是陶瓷引导件的放大侧视图。

图3是陶瓷引导件的剖视图。

图4是从图2的切断面线IV-IV观察的剖视图。

图5是从图2的切断面线V-V观察的剖视图。

图6是表示陶瓷引导件模块的概略结构的立体图。

图7是连接器的俯视图。

图8是表示在实验中使用的大鼠的脑切片中留置有陶瓷引导件以及引线电极的状态的图。

图9是表示在大鼠的头骨片中埋入两个陶瓷引导件并从背侧观察的状态的图。

图10是表示从实验中使用的大鼠的脑切片中拔去陶瓷引导件以及引线电极的状态的图。

图11是表示本公开的其他实施方式的陶瓷引导件的剖视图。

图12是从图11的切断面线XII-XII观察的陶瓷引导件的剖视图。

图13是从图11的切断面线XIII-XIII观察的陶瓷引导件的剖视图。

图14是表示使用图11～图13所示的陶瓷引导件装置的陶瓷引导件模块的一部分的剖视图。

图15是表示本公开的又一实施方式的陶瓷引导件的剖视图。

图16是图15所示的陶瓷引导件的俯视图。

图17是图15的从切断面线XVII-XVII观察的陶瓷引导件的剖视图。

图18是表示使用图15～图17所示的陶瓷引导件的陶瓷引导件装置的一部分的剖视图。

图19是表示本公开的又一实施方式的陶瓷引导件的剖视图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本发明的优选实施方式。

图1是表示使用本公开的一实施方式的陶瓷引导件的陶瓷引导件装置的一部分的剖视图。本实施方式的陶瓷引导件装置1为了从啮(啮入量)齿类、狨猴等实验用小动物的脑得到神经活动的信息，具备由线状的长条材料构成的***物即引线电极2、以及为了将引线电极2留置在脑内部而优选使用的陶瓷引导件3。

图2是陶瓷引导件的放大侧视图，图3是陶瓷引导件的剖视图，图4是从图2的切断面线IV-IV观察的剖视图，图5是从图2的切断面线V-V观察的剖视图。陶瓷引导件3由柱状体构成，该柱状体具有从第1端4贯通至第2端5且能够***前述的引线电极2的***孔6。陶瓷引导件3具备柱状的陶瓷体，陶瓷体包括：第1部分7，具有第1端4；第2部分8，具有第2端5，直径比第1部分7小；以及第3部分9，在第1部分7与第2部分8之间同轴地相连。第3部分9的外周面12从第1部分7侧的周缘9a朝着第2部分8侧的周缘9b而向接近中心轴线L1的方向弯曲。在本实施方式中，陶瓷引导件3与陶瓷体实质上相同。在其他实施方式中，第3部分9的外周面12也可以是从第1部分7侧的周缘9a朝着第2部分8侧的周缘9b而向接近中心轴线L1的方向倾斜的形状、即形成倒圆锥台的外周面的形状。

这样的陶瓷引导件3的第2部分8贯通作为生物体的例如实验用小动物的头部的头皮20以及头骨21，第3部分9作为限位器发挥功能，第1部分7以突出到外部的状态被固定。这样的向陶瓷引导件3的头部的固定作业是手术者使用镊子把持陶瓷引导件3的第1部分7，并装配于头部的测定对象部位。

为了实现使用这样的陶瓷引导件3的镊子的手术所进行的装配作业的容易化，在其他实施方式中，也可以使第1部分7的外周面11为粗糙面状。由此，能够提高镊子对陶瓷引导件3的把持力，防止陶瓷引导件3相对于镊子的偏移，能够起到优异的操作性。

在装配于头部的规定的测定对象部位的陶瓷引导件3的***孔6中，***有引线电极2。在该引线电极2接合有树脂制的大致球状的支承片23。支承片23相对于引线电极2的接合位置在引线电极2被***陶瓷引导件3的状态下，支承片23被后述的凹面16支承，在引线电极2的前端部2a到达脑24的预先决定的测定对象部位的状态下，阻止引线电极2向远位方向(图1的下方)移动，与定位后的位置接合。凹面16随着从第1部分7的一端4的外缘7a接近中心轴线L1而向第2部分8侧弯曲或者倾斜。

作为支承片23的原材料，例如能够使用环氧树脂。环氧树脂具有一定程度的粘性，在附着于引线电极2后凝固成球状。作为环氧树脂，例如可举出赛龙公司制造的“HighSuper”(ハ彳ス一パ一，注册商标)5的双液性环氧树脂。该环氧树脂以约5分钟左右进行固化，因此具有在引线电极2形成支承片23的时间短，使用方便性良好这样干的优点。

装配于陶瓷引导件3的引线电极2具有从陶瓷引导件3的第1端4突出的第1突出部分25和从第2端5突出的第2突出部分26。第1突出部分25与后述的连接器31连接，引线38与连接器31连接，在引线38将作为预先决定的外部装置的、例如脑波测量(Electroencephalogram；简称EEG)装置30(参照图6)，用于将脑组织的活动信息作为电信号取出。脑波测量装置30例如也可以通过个人计算机来实现。

第1部分7、第2部分8、第3部分9具有共同的中心轴线L1，由陶瓷一体地形成。第2部分8的外周面10的直径比第1部分7的外周面11小，因此将第1部分7的外周面11投影到与中心轴线L1垂直的虚拟平面时的投影线位于比将第2部分8的外周面10投影到与中心轴线L1垂直的虚拟平面时的投影线更靠半径向外侧的位置。作为陶瓷引导件3的原材料，氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、氮化硅(Si₃N₄)、镁橄榄石(2MgO·SiO₂)、硅铝氧氮(SiAlON)、钛酸钡(BaTiO₃)、锆钛酸铅(PZT)，只要是铁素体以及多铝红柱石等，基本上是陶瓷就能够使用。特别是从生物体相容性优异的观点出发，优选氧化锆。陶瓷引导件3在其原材料为氧化锆时，也可以包括添加剂。作为添加剂，例如可举出氧化钇等稳定剂。

陶瓷引导件3例如能够通过以下的各工序来制作。首先，将氧化锆等陶瓷原料的粉末与热塑性粘合剂一起混炼而制作混合材料。接下来，使用具有陶瓷引导件3的规定形状(空间部分)的模具内对该加混合材料进行加压成形，制作生成形体。然后，在约1300～1400℃的温度下对该生成形体进行烧成。通过以上的工序，能够制作由包括氧化锆的陶瓷构成的陶瓷体3。

此外，这样的弯曲或者倾斜的凹面16可以通过使制作陶瓷引导件3时所使用的模具具有与凹面16相同的形状来形成。此外，也可以在制作第1端4的端面为平面的陶瓷引导件3之后，对该端面实施研磨、磨削等后加工而设置凹面16。

第3部分9的外周面12从第1部分7侧的周缘9a朝着第2部分8侧的周缘9b而向接近中心轴线L1的方向弯曲。在其他实施方式中，第3部分9的外周面12也可以是从第1部分7侧的周缘9a朝着第2部分8侧的周缘9b而向接近***孔6的方向倾斜的结构，即形成圆锥台的外周面的形状。这样的第3部分9的外周面12弯曲的形状也与凹面16的情况相同，能够通过实施模具的调整或者后加工的方法形成。

第1部分7具有随着从外缘15接近中心轴线L1而向第2端5侧弯曲的凹面16。凹面16在其他实施方式中，也可以是随着从外缘15接近中心轴线L1而向第2部分8侧倾斜的结构，即形成圆锥台的外周面的形状。

在测量实验用小动物的脑的活动信息的情况下，若将陶瓷引导件3的各尺寸的一例描述为参考，则如下所述。

陶瓷引导件3的各尺寸不限于此，在其他实施方式中，能够根据测量对象的种类、测定对象部位等采用适当的尺寸。

作为引线电极2的芯线的原材料，由于使用了陶瓷引导件3适度柔软且形状保持好的银制的引线素线，因此，能够减少将引线电极2刺入硬膜22以及脑24的大脑皮质内而产生的从***路径的脱离，操作性优异，留置手术变得格外容易且准确。此外，银制的引线素线能够使用镊子灵活地改变形状，并且由于能够以经由陶瓷引导件3的凹面16滑入到***孔6的要领来***引线电极2，因此不会产生在***中途弯折等不良情况，能够使引线电极2的前端部2a顺利地到达以脑24内的目的的测定对象部位M。

硬膜22是强韧的膜组织，脑24的大脑皮质是其厚度约为1～2mm左右的脑组织，但引线电极2的前端部2a通过凹面16被引导至***孔6。由此，手术者使用镊子把持引线电极2，通过手工作业将引线电极2的前端部2a配置并压入支承片23由凹面16围起的空间内，从而将引线电极2***至***孔6内，在该状态下，支承片23使引线电极2与凹面16抵接，从而阻止进一步的***。通过这样压入引线电极2，能够使引线电极2的前端部2a容易且可靠地到达作为脑24内的目的的测定对象部位M。由此，不需要使用了机械手的引线电极2的大规模的***手术，能够简便且在短时间内实施引线电极2的***手术。

引线电极2的芯线不限于由前述的银构成的素线，在其他实施方式中，在能够实现适于***对象部位、组织、***深度等的操作的情况下，也可以使用刚性比银高的例如钨、不锈钢、不锈钢合金或者铂金等素线。在本实施方式中，可使用将通过聚四氟乙烯(注册商标：特氟隆)树脂覆盖外径约50μm的银制的芯线的覆盖线捆扎2根而成的称为“Twisted-wire”的平行电极线。该平行电极线的包括覆盖层的外径约为110μm。此外，在单线的电极线中，能够使用包括能够***到***孔6的覆盖层的最大外径约为180μm的电极线。在使用单线的电极线的情况下，也能够测量被称为局部电位的脑波中的一种。

图6是表示陶瓷引导件模块的概略结构的立体图，图7是连接器的俯视图。本实施方式的陶瓷引导件模块100被用作用于对小动物的正常状态以及患病状态下的脑动态(brain dynamics)的活动信息进行采样或者建模的系统。陶瓷引导件模块100具备多个(在本实施方式中10)陶瓷引导件3、分别***各陶瓷引导件3的多个引线电极2、以及连接有各引线电极2的连接器31。

连接器31构成为包括：基板32，由陶瓷以及绝缘性树脂等绝缘材料构成的、俯视为矩形的板状体；多个输入端子33，排列设置于基板32的一表面；多个输出端子34，排列设置于基板32的另一表面；以及内部布线35，在基板32的内部分别连接各输入端子33和各输出端子34。

多个输出端子34中的一个通过引线36而与差动放大器37的一个输入端子连接。其余的输出端子34通过引线38分别与差动放大器37的另一方的输入端子连接。另外，为了容易进行图解，图6仅示出一根引线38，省略剩余的引线38。差动放大器37分别求出从引线36输入到一方的输入端子的基准信号与从各引线38输入到差动放大器35的另一方的输入端子的各参照信号的差分，对该差分信号进行波形整形、模拟/数字变换等规定的信号处理，作为对每个引线电极2采样的测定信号，输出到脑波测量装置30。脑波测量装置30具备存储装置以及显示装置，从差分放大器35输出的测量信号被记录在存储装置中，并且在显示装置的显示画面中作为信号波形等的显示图像而被显示。

图8是表示在实验中使用的大鼠的脑切片中留置有陶瓷引导件以及引线电极的状态的图，图9是表示从实验中使用的大鼠的脑切片拔去了陶瓷引导件以及引线电极的状态的图。陶瓷引导件3通过无菌手术而***到在头皮20、头骨21以及硬膜22开设的孔，从而固定于头部。将引线电极2***固定的陶瓷引导件3的***孔6，将引线电极2的前端部2a刺入至脑24的组织。

最后，陶瓷引导件3和引线电极2通过例如由牙科用粘固剂构成的接合材料27牢固地固定于头骨21。由此，将引线电极2例如在数十分左右以内的短时间内***至脑24内，例如能够在2～3个月的长期间内稳定地留置，稳定地得到脑神经活动的信息，例如局部电位以及活动电位等信息。此时，接合材料27也可以覆盖引线电极2和与其相连的连接器31的至少一部分(头骨侧的部分)。此外，头皮20也可以覆盖接合材料27的周围。

本实施方式的陶瓷引导件3例如直径为5mm以上的以往的引导件为了空间上的限制而能够留置的电极的数量也最多只限于1～2根，相对于此，本实施方式的陶瓷引导件3的直径为1.25mm以下，能够留置多个引线电极2，能够进行基于多点的脑活动信息的测量/记录。在实验小动物为大鼠的情况下，留置有至少16个以上的引线电极2。

陶瓷引导件3并不是单纯的圆柱，在采用具有作为高低差的第3部分9的结构这一点上较为优异。由于第3部分9起到限位器的作用，因此在向生物体埋入陶瓷引导件3时，能够可靠地防止刺破头骨21以及硬膜22。以任意的尺寸且微米级制作该第3部分9，能够通过精度高的陶瓷加工技术进行。

陶瓷引导件3具有第3部分9，因此在第2部分8被***到头皮20、头骨21、硬膜22的状态下，第3部分9被压入到头皮20以及头骨21的开口部周缘部，能够减少接合材料27等从陶瓷引导件3与头骨21之间向脑24内侵入。

图9表示在大鼠的头骨片40(厚度约0.5mm)埋入两个陶瓷引导件3，从背侧(脑侧)观察的状态。位于外周面的第3部分9的高低差起到限位器的作用，能够减少陶瓷引导件3的第2部分8向脑24侧飞出而损伤脑24的情况。

陶瓷引导件3抗热、抗药剂较强，因此能够浸渍在高压釜、消毒液中进行灭菌或者杀菌。此外，如图10所示，由于在埋入的陶瓷引导件3的第2部分8附近未观察到脑组织的排斥反应，因此即使长期间的留置也是安全的。本申请发明人为了确认这一情况，确认了在留置一个月未发生排斥反应等。如图10的箭头41所示，在实验后使电流流过引线电极2，对脑24的组织施加痕迹，由此确认出引线电极2的前端部2a确实处于大脑皮质内、以及皮质表面没有大幅损坏。另外，箭头42所示的部位是脑血管的空洞。

如上所述，根据本公开的陶瓷引导件3，由于陶瓷引导件3设置有第3部分9，因此即使不使用机械手，也能够简便地用镊子抓持陶瓷引导件3并将其安装于在生物体形成的孔等任意的安装部位，能够缩短安装时间。由于在陶瓷引导件3的安装作业中不需要时间，因此生物体的约束时间短，对生物体组织的影响也小，能够减轻对生物体的负担。特别是在安装部位为形成于骨的孔的情况下，能够使陶瓷引导件3的第2部分8与孔嵌合，因此，通过对第2部分8的孔的固着效果，能够将作为***物的引线电极2与陶瓷引导件3一起准确地定位并固定于头部，能够提高引线电极2相对于生物体的安装的稳定性。

此外，根据本公开的陶瓷引导件装置1，由于陶瓷引导件3在生物体形成引线电极2那样的小孔，通过使第2部分8嵌合于该孔，从而能够将陶瓷引导件3安装于生物体，因此能够根据作为对象的动物的种类、大小等使用适当的陶瓷引导件，由此能够提高能够安装于生物体的引线电极2的种类的选择上的自由度。

图11是表示本公开的其他实施方式的陶瓷引导件的剖视图，图12是从图11的切断面线XII-XII观察的陶瓷引导件的剖视图，图13是从图11的切断面线XIII-XIII观察的陶瓷引导件的剖视图，图14是表示使用图11～图13所示的陶瓷引导件的陶瓷引导件装置的一部分的剖视图。另外，对与前述的实施方式对应的部分标注相同的参照符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，***孔6在第1部分7以及第3部分9中与陶瓷引导件3的中心轴线L1同轴地延伸，在第2部分8中，形成为随着从一端4接近另一端5而向半径方向外侧弯曲。

通过采用这样的结构，即使在中心轴线L1上在脑24内存在例如神经或者血管等组织M，也能够向侧方引导，以使引线电极2的前端部2a避开神经组织或者血管等组织M，能够防止应避开的组织M的损伤。

图15是表示本公开的又一实施方式的陶瓷引导件的剖视图，图16是图15所示的陶瓷引导件的俯视图，图17是从图15的切断面线XVII-XVII观察的陶瓷引导件的剖视图，图18是表示使用图15～图17所示的陶瓷引导件的陶瓷引导件装置的一部分的剖视图。另外，对与前述的实施方式对应的部分标注相同的参照符号，并省略重复的说明。

在本实施方式中，在陶瓷引导件3，关于中心轴线L1对称地形成有两根***孔6。能够在各***孔6中单独***单线的引线电极2，将一方用作为基准电极，将另一方用作参照电极。

作为本公开的又一实施方式，如图19所示，在第1部分7以及第3部分9中，在第2部分8中两根***孔6也可以向相互背离的方向弯曲地形成。由此，与图15～图18所示的前述的实施方式同样地，能够避开应避开的组织M而将各引线电极6刺入至脑24内。

在本公开的又一实施方式中，在前述的陶瓷引导件3中，第1部分7的外周面11也可以形成为粗糙面。作为将第1部分7的外周面11设为粗糙面的方法，可以使用喷吹研磨剂的喷砂法，或者也可以利用掩模材料覆盖第2以及第3部分8、9的外周面10、12，将该陶瓷引导件3浸渍在蚀刻液中，仅对第1部分7的外周面11进行化学侵蚀而形成为粗糙面。此外，也可以是对成为陶瓷引导件3的生成形体中的与第1部分7的外周面11对应的部分实施按压表面粗糙的树脂材料等构件的表面粗糙化处理后进行烧成的方法。

在前述的实施方式中，作为***或者刺入引线电极2的对象部位，对头皮20、头骨21、硬膜22、脑24进行了说明，但在本公开的其他实施方式中，例如也可以用于是生物体且能够利用与上述接合材料27相同的接合构件固定的部位。此外，***物除了引线电极以外，例如也可以是管、导管等。如果是管，则能够使液体或者气体等流动，能够提高使用上的便利性。进而，陶瓷引导件3的与该中心轴线L1垂直的截面也可以是圆形、四边形、三角形、五角形等多边形。此外，陶瓷引导件3的上述截面也可以是基本上为圆形且为圆周的一部分或者轴对称的直线状，即轴直角截面为D字状或者大致长圆状等，在第1部分16的周面的一部分或者轴对称部位设置有平面部分。若存在这样的平面部分，则容易用镊子等把持，因此处理变得更容易。

进而，在本公开的又一实施方式中，如图1的虚拟线所示，第1部分16的外周面的一部分也可以具有向中心轴线L1侧凹陷的凹部50。接合材料27进入这样的凹部50内，能够减少陶瓷引导件3的旋转以及长度方向(图1中的上下方向)的偏移等位移。

本发明在不脱离其精神或者主要特征的情况下，能够以其他各种方式实施。因此，前述的实施方式在所有方面只不过是例示，本发明的范围是权利要求书所示的范围，不受说明书正文的任何限制。进而，属于权利要求的变形、变更全部在本发明的范围内。

-符号说明-

1 陶瓷引导件装置

2 引线电极

3 陶瓷引导件

4 第1端

5 第2端

6 ***孔

7 第1部分

8 第2部分

9 第3部分

9a 第1部分7侧的周缘

9b 第2部分8侧的周缘

L1 中心轴线

10 第2部分8的外周面

11 第1部分7的外周面

12 第3部分9的外周面

15 外缘

16 凹面

30 脑波测量装置

31 连接器

32 基板

33 输入端子

34 输出端子

35 内部布线

36、38 引线

37 差动放大器

100 陶瓷引导件模块。