專利名稱：波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及神經(jīng)裝置(neural device)領(lǐng)域，并且更具體地涉及神經(jīng)裝置領(lǐng)域中的改進的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置。背景神經(jīng)科學(xué)的進步很大程度上依賴于技術(shù)的進步，技術(shù)的進步不斷地提供新的用于 擾動神經(jīng)回路和測量回路的響應(yīng)的方法。ー個最近的進步是使用光基因(optogenetic)エ具擾亂神經(jīng)回路，特別是具有細胞類型特性的神經(jīng)回路。光基因創(chuàng)造用于神經(jīng)集合的光學(xué)刺激的感光的離子通道，并且因此允許實驗者或醫(yī)師以高精確度選擇性地激發(fā)神經(jīng)通道和/或抑制其他的神經(jīng)通道。光基因技術(shù)正在推動用于將光刺激與高強度神經(jīng)記錄結(jié)合的新技術(shù)和產(chǎn)品的需求。皮質(zhì)內(nèi)光電裝置或“光扱”提供擾亂和監(jiān)測能力的最終的組合。然而，常規(guī)的光極裝置的技術(shù)和應(yīng)用是不成熟的并且低效率的。エ業(yè)系統(tǒng)是不可用的并且目前的技術(shù)具有在大多數(shù)實驗中的限制。例如，許多神經(jīng)科學(xué)家修改可商購獲得的光纖以用于在他們對光基因的研究中的使用，但是這些具有限制了實際應(yīng)用的缺點，包括具有僅ー維的光輸出，以及由于由熔合的ニ氧化硅制造而導(dǎo)致是易碎的和危險的。此外，當電極被放置在傳導(dǎo)介質(zhì)中并且被甚至在低強度照亮?xí)r產(chǎn)生電氣偽像(electrical artifact),被稱為貝克勒爾效應(yīng)或光電化學(xué)效應(yīng)。在貝克勒爾效應(yīng)中，入射光產(chǎn)生影響低頻率電勢的電流，由此攪亂某些神經(jīng)記錄應(yīng)用。因此，在包括神經(jīng)錯亂的臨床治療的神經(jīng)接ロ領(lǐng)域中具有對創(chuàng)造改進的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的需要。本發(fā)明提供這樣的改進的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置。附圖簡述

圖1-6是第一優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的配置的變化形式的示意圖；圖7和8是第一優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的帶支路變化形式的示意圖；圖9A-9C是分別優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的電路板的前視示意圖、側(cè)視不意圖和后視不意圖；圖9D和9E是優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的電路板的變化形式的示意圖； 圖10是第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的一個變化形式的示意圖；圖IlA和IlB分別是第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的另ー個變化形式的透視圖和沿著圖IlA的線A-A取的橫截面圖的示意圖；圖IlC和IlD分別是第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的另ー個變化形式的俯視圖和沿著圖IlC的線B-B取的橫截面圖的示意圖；圖12A是常規(guī)的光極的側(cè)視示意圖；圖12B和12C是第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的變化形式的側(cè)視示意圖；圖12D是對于常規(guī)的光極和第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的作為沿著波導(dǎo)部(waveguide)的深度或縱向距離的函數(shù)的光強度的曲線圖；圖13A-13D是第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的薄膜波導(dǎo)部的制造エ藝的示意圖；圖14A-14D分別是第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的波導(dǎo)部件、神經(jīng)裝置部件以及兩個可能的被組裝的透視圖的示意圖；
圖15A-15E是制造優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的方法的示意圖；以及圖16是制造另ー個優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的方法的示意圖。優(yōu)選實施方案的描述本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案的以下描述不意圖將本發(fā)明限制于這些優(yōu)選的實施方案，而是意圖使任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。如本文所使用的并且除非另有說明，術(shù)語“分散”(以及其的變體)用于指代作為光的漫射、散射(例如単一事件的散射或多重事件的散射)或任何合適的發(fā)射或改變方向的結(jié)果的光的分散。I.第一優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置如圖I和2中所示的，第一優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置100包括神經(jīng)裝置110，其可植入在組織中并且包括電極部位的陣列112，電極部位的陣列112與電極部位的陣列112的周圍環(huán)境電連通，其中電極部位的陣列112包括至少ー個記錄電極部位；以及波導(dǎo)部120，波導(dǎo)部120被耦合于神經(jīng)裝置并且包括將光沿著縱向軸線傳輸并且再導(dǎo)向(redirect)被傳輸?shù)墓庖哉樟帘贿x擇性地革巴向的組織(selectively targeted tissue)的光導(dǎo)向元件122。波導(dǎo)部120優(yōu)選地與神經(jīng)裝置110分開地形成，將被傳輸?shù)墓獾闹辽侃`部分橫向地遠離縱向軸線再導(dǎo)向，并且記錄電極部位優(yōu)選地被配置為對被照亮的組織進行取樣。本實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置向神經(jīng)光電裝置或“光扱”的設(shè)計空間提供更大的靈活性和功能性。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置可以提供ー維的光學(xué)刺激型式(例如圖I和圖3-6)或至少ー個ニ維的光學(xué)刺激型式(例如圖10和11)。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置優(yōu)選地向這樣的光學(xué)刺激型式提供用于光基因技術(shù)的應(yīng)用的神經(jīng)記錄能力。例如，裝置可以使對具有空間選擇性的神經(jīng)活動性以及對于神經(jīng)集合的臨床治療和機理研究有用的時間分辨率和持續(xù)時間的控制和監(jiān)測成為可能。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置100優(yōu)選地用于在臨床應(yīng)用(例如帕金森癥、癲癇癥、憂郁癥、肥胖癥、高血壓的治療，但是可以在任何其中刺激作為治療是有用的疾病中或任何適合的疾病中使用)中和/或在任何合適的研究應(yīng)用(例如將行為與神經(jīng)集合的集中活動相聯(lián)系和繪圖)中提供光學(xué)刺激和神經(jīng)監(jiān)測。將高度專用的ニ維和三維神經(jīng)探針(具有電傳感和/或刺激)與光學(xué)傳感和/或刺激組合可以顯著地提高可能的實驗應(yīng)用和臨床應(yīng)用。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置優(yōu)選地可插入或可植入在神經(jīng)組織，以及更優(yōu)選地腦組織中，但是可以被用于任何合適的組織。神經(jīng)裝置110起作用以提供用于電極部位的陣列112的結(jié)構(gòu)，且在某些情況下提供用于波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置向組織中的插入和/或植入的結(jié)構(gòu)。神經(jīng)裝置110可以是神經(jīng)探針，例如在美國專利申請第2008/0208283號中描述的，2008/0208283通過本引用以其整體并入?？蛇x擇地，神經(jīng)裝置110可以是任何合適的神經(jīng)探針或合適的結(jié)構(gòu)。如圖1-9中所示的，神經(jīng)裝置110包括電極基材以及被耦合于電極基材的電極部位的陣列112。電極部位的陣列112優(yōu)選地包括對被照亮的組織進行取樣的ー個或多個記錄電極部位，并且還可以包括ー個或多個提供電刺激的刺激電極部位。電極部位的陣列112的至少一部分，特別是記錄電極部位，優(yōu)選地被定位為毗鄰于波導(dǎo)部120的光導(dǎo)向元件122，以避免直接照亮在電極部位上的方式，由此減小或消除貝克勒耳效應(yīng)對經(jīng)過神經(jīng)接口裝置獲得的信號的影響并且改進神經(jīng)接口裝置中的數(shù)據(jù)收集的精確度。神經(jīng)裝置110優(yōu)選地是實質(zhì)上平面的并且包括前部面以及在前部面后方或與前部面相反的背部面。雖然前部面和背部面優(yōu)選地是平坦的，但是神經(jīng)裝置110可以可選擇地具有彎曲的形狀，例如其中前部面和/或背部面是凹形的、凸形的或波浪形的神經(jīng)裝置110。在可選擇的形式中，神經(jīng)裝置110是近似圓柱形的并且電極部位112被排列為軸向地沿著和/或周向地圍繞神經(jīng)裝置。神經(jīng)裝置110可以可選擇地具有任何合適的形狀或橫截面，例如橢圓形的或矩形的。神經(jīng)裝置可以是柔性的(例如可以包括被耦合于電極基材的柔性的互相連接部)或剛性的(例如電極基材被耦合于剛性的背襯、剛性的承載器或其他的剛性結(jié)構(gòu))。波導(dǎo)部120起作用以將光遠離波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置地再導(dǎo)向，以便光學(xué)地刺激被靶向的組織。在某些實施方案中，如圖6中所示的，波導(dǎo)部120可以進一歩地作為用于對插入組織中的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置提供結(jié)構(gòu)支撐的承載器或其他結(jié)構(gòu)。在這些實施方案中，波導(dǎo)部120優(yōu)選地是剛性的或足夠剛性以為了向組織中的插入提供支撐。例如，神經(jīng)裝置110可以是柔性的神經(jīng)探針基材，其中波導(dǎo)部120是相對地厚的和剛性的并且神經(jīng)探針基材是相對地薄的和/或柔性的。波導(dǎo)部120可以是成錐形的，朝向波導(dǎo)部的遠端端部變窄，以減小在向組織中的插入期間的組織破環(huán)。波導(dǎo)部120優(yōu)選地從光源沿著其縱向軸線接收光，但是可以可選擇地以任何合適的方式接收光。為了接收光，波導(dǎo)部可以具有相對大的橫截面，以與提供光的光連接器匹配。波導(dǎo)部120可以通過內(nèi)部反射或任何合適的方法傳輸光。波導(dǎo)部120可以是剛性的、半剛性的或柔性的。波導(dǎo)部120優(yōu)選地是薄膜結(jié)構(gòu)，例如通過包括以下的多種合適的制造エ藝中的ー種或多種形成的薄膜結(jié)構(gòu)微光機電系統(tǒng)(MOEMS)、光刻、微浮凸、熱納米壓印光刻(NIL)、組合的納米壓印和光刻(CNP)，和/或任何合適的制造エ藝。用于這些制造技術(shù)的示例性波導(dǎo)部材料包括但不限于有機材料，例如SU-8、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、全氟聚合物、聚ニ甲基硅氧烷(PDMS)、聚對ニ甲苯，和/或無機材料，例如ニ氧化硅(SiO2)、氮化硅、氮氧化硅和ニ氧化硅(silica)。然而，波導(dǎo)部可以可選擇地是光纖或由任何合適的材料制造的任何合適的光傳輸波導(dǎo)部。如圖1-6中所示的，波導(dǎo)部120優(yōu)選地包括將光橫向地遠離波導(dǎo)部的縱向軸線導(dǎo)向(即，被導(dǎo)向的光在具有垂直于波導(dǎo)部的縱向軸線的非零分量的方向上被對準或傳播)的光導(dǎo)向元件122。光導(dǎo)向元件122可以是多個變化形式中的ー個或多個，包括ー個或多個折射、反射、聚焦和/或散射光和/或進行光的任何合適的操縱的特征。在優(yōu)選的實施方案中，波導(dǎo)部120還包括內(nèi)芯部(inner core)以及覆蓋芯部的包層部(cladding layer),并且芯部和包層材料優(yōu)選地幫助沿著波導(dǎo)部的內(nèi)部反射。波導(dǎo)部可以進行光刻エ藝，以成型包層和選擇性地暴露芯部，使得波導(dǎo)部的光導(dǎo)向部分包括被暴露的芯部。在第一變化形式中，如圖IB中所示的，光導(dǎo)向元件122包括以特定的折射角將被傳輸?shù)墓膺h離波導(dǎo)部120地折射的折射器122a。折射器可以被定位在波導(dǎo)部的遠端端部處。例如，遠端端部可以包括有角度的末端，有角度的末端的形狀被配置為折射被波導(dǎo)部傳輸?shù)墓?。作為另ー個實施例，遠端端部可以另外地和/或可選擇地包括具有與波導(dǎo)部的其余部分不同的折射率的材料。折射器122a可以另外地和/或可選擇地被定位在沿著波導(dǎo)部120的長度的任何合適的地點處。例如，如圖2中所示的，波導(dǎo)部可以包括ー個或多個有角度的折射器122a，其每個通過折射使被傳輸?shù)墓獾囊徊糠诌h離波導(dǎo)部120分布。光導(dǎo)向元件可以包括任何合適的數(shù)量的具有任何合適的尺寸或形狀的折射器。在第二變化形式中，如圖IC和4A中所示的，光導(dǎo)向元件包括將被傳輸?shù)墓膺h離波導(dǎo)部120地反射或沿著縱向軸線反射回來的反射器122b。反射器122b可以是反射性金屬的薄膜、鏡子或任何合適的類型的反射器。該反射器的表面粗糙度可以被增加或減小以調(diào)整光路的方向性或聚焦。反射器可以被定位在波導(dǎo)部120的遠端端部處。例如，波導(dǎo)部的、遠端端部可以包括成角度以將被傳輸?shù)墓庖阅硞€角度遠離波導(dǎo)部地反射的反射器。作為另一個實施例，波導(dǎo)部的遠端端部可以包括將被傳輸?shù)墓庋刂v向軸線在近端方向反射回來的反射器224，其可以被用于重新捕獲“錯過”或繞過其他光導(dǎo)向元件的光。在本實施例中，被反射的光(如果不以這種方式將被損失)優(yōu)選地被給予另一個將被另ー個光導(dǎo)向元件遠離波導(dǎo)部120地導(dǎo)向的機會，由此增加波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的效率。反射器122b可以另外地和/或可選擇地被定位在沿著波導(dǎo)部的長度的任何合適的位置。光導(dǎo)向元件還可以包括任何合適的數(shù)量的反射器。在第三變化形式中，如圖ID中所示的，光導(dǎo)向元件包括將光聚焦至遠離波導(dǎo)部120的點的透鏡122c。透鏡122c可以是管狀透鏡或任何合適的透鏡，優(yōu)選地被配置為將被傳輸?shù)墓鈺壑猎诓▽?dǎo)部120外部的焦點、發(fā)散被傳輸?shù)墓?，或以任何合適的方式導(dǎo)向被傳輸?shù)墓?。透鏡可以具有被預(yù)選擇以將光聚焦至被靶向的組織的焦距?？蛇x擇地，透鏡可以具有可調(diào)整的和/或可變的焦距，使透鏡能夠?qū)⒐饩劢乖谶h離波導(dǎo)部的可調(diào)整的距離處，由此提供組織靶向的控制的另ー個維度。可調(diào)整的透鏡的實例包括溫度控制的透鏡(例如液晶透鏡)和電壓控制的透鏡(例如鐵電透鏡)。光導(dǎo)向元件還可以包括任何合適的數(shù)量的可以被單獨地制造并且模塊化地組裝在裝置孔114中的開ロ內(nèi)部的透鏡。在第四變化形式中，光導(dǎo)向元件122包括將被傳輸?shù)墓膺h離波導(dǎo)部120地散射或沿著縱向軸線散射回來的散射元件，散射元件在應(yīng)用上相似于反射器。散射元件可以包括分布的布拉格反射器、表面裙皺、光學(xué)分散覆層、內(nèi)嵌在波導(dǎo)部120中的光學(xué)分散分子,和/或任何合適的類型的散射元件。光導(dǎo)向元件還可以包括任何合適的數(shù)量的散射元件。波導(dǎo)部120可以包括一個或多個光導(dǎo)向元件122，并且如果具有多個光導(dǎo)向元件，那么光導(dǎo)向元件可以是以任何合適的組合的變化形式中的ー個或多個。此外，波導(dǎo)部120可以包括以任何合適的型式縱向地和/或橫向地沿著波導(dǎo)部的多個光導(dǎo)向元件的排列，由此將被傳輸?shù)墓庖匀魏魏线m的方式遠離波導(dǎo)部地分布。姆個光導(dǎo)向兀件可以從波導(dǎo)部上的不同點再導(dǎo)向被傳輸?shù)墓獾囊徊糠帧Ｌ貏e地，每個光導(dǎo)向元件可以在沿著波導(dǎo)部長度的不同距離處再導(dǎo)向被傳輸?shù)墓獾囊徊糠?。在某些變化形式中，波?dǎo)部120還可以包括濾波器，例如允許僅某個帶寬的光經(jīng)過的濾波器。例如，在其中被照亮的組織的僅一部分被配置為被某個顏色或波長刺激的應(yīng)用中，允許該顏色或波長經(jīng)過的濾波器可以因此允許被照亮的組織的僅可接受部分被刺激，由此提供組織靶向的另ー個維度。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置可以包括神經(jīng)裝置110、波導(dǎo)部120和一個或多個光導(dǎo)向元件122的任何合適的組合。在波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的第一變化形式中，如圖1A-1D中所示的，電極部位的陣列112被定位在神經(jīng)裝置110的前部面IlOa上，并且波導(dǎo)部120被耦合于或安裝在神經(jīng)裝置110的背部面IlOb上，其中神經(jīng)裝置的前部面IlOa可以是神經(jīng)裝置的任何合適的面(并且可以被定義為包括電極部位的陣列的至少一部分的任意面)并且背部面IlOb在前部面的相反的側(cè)上(或“在其后方”)。“前部面”在本變化形式中，神經(jīng)裝置110優(yōu)選地包括在背部面和前部面之間延伸的孔114?？?14優(yōu)選地是通孔，但是可以包括任何合適的孔，例如光柵、網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)、濾波器或任何合適的允許光通過的結(jié)構(gòu)?？卓梢粤硗獾睾?或可選擇地包括允許來自波導(dǎo)部的光通過的半透明材料。電極部位的陣列112和光導(dǎo)向元件122優(yōu)選地相對于孔114定位，使得波導(dǎo)部120的光導(dǎo)向元件將光再導(dǎo)向經(jīng)過孔114以照亮毗鄰于電極部位的組織。例如，如圖IA中所示的，電極部位的陣列112可以圍繞孔114的周長排列。光導(dǎo)向元件122可以包括將光折射經(jīng)過神經(jīng)裝置的孔的折射器、將光
反射經(jīng)過神經(jīng)裝置的孔的反射器，和/或?qū)⒐獯┻^孔而聚焦的透鏡。神經(jīng)裝置110可以包括沿著神經(jīng)裝置的長度并且相應(yīng)于光導(dǎo)向元件而分布的另外的孔。在波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的第二變化形式中，如圖3和4中所示的，電極部位的陣列112被定位在神經(jīng)裝置110的前部面IlOa上，并且波導(dǎo)部120被耦合于或安裝在神經(jīng)裝置的前部面上、Btt鄰于電極部位的陣列112。波導(dǎo)部120可以包括光導(dǎo)向元件變化形式的任何組合中的ー個或多個。例如，被安裝在前部的波導(dǎo)部包括在波導(dǎo)部的遠端端部上的將光以照亮毗鄰于電極部位的陣列112的組織的角度折射和/或反射的折射器122a和/或反射器122b光導(dǎo)向元件。作為另ー個實施例，如圖2中所示的，波導(dǎo)部120可以包括沿著波導(dǎo)部的長度定位的一個或多個光導(dǎo)向元件，使得每個光導(dǎo)向元件通過折射、反射、透鏡或任何合適的光導(dǎo)向元件將被傳輸?shù)墓獾闹辽僖徊糠诌h離波導(dǎo)部120而分布。在波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的第三變化形式中，如圖5中所示的，波導(dǎo)部120橫向地延伸超出電極基材或神經(jīng)裝置110的其他的部分。在本變化形式中，光導(dǎo)向元件可以橫向地延伸超出神經(jīng)裝置，并且包括如上文描述的折射器、反射器、透鏡和/或散射元件變化形式中的任何，或光導(dǎo)向元件的任何合適的變化形式。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的其他的變化形式包括以上的變化形式的任何合適的組合，例如其中電極部位的陣列112被定位在神經(jīng)裝置110的前部面上并且波導(dǎo)部120既被耦合于具有孔的神經(jīng)裝置的背部面又橫向地延伸超出神經(jīng)裝置的一部分，使得某些被傳輸?shù)墓獗唤?jīng)過孔遠離波導(dǎo)部120地導(dǎo)向并且某些被傳輸?shù)墓獗粡臋M向延伸部遠離波導(dǎo)部地導(dǎo)向的變化形式。波導(dǎo)部120優(yōu)選地與神經(jīng)裝置110分開形成，并且在組裝期間被耦合于神經(jīng)裝置110，如下文描述的。然而，波導(dǎo)部可以可選擇地與神經(jīng)裝置一體地形成(例如在波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的制造期間以晶片水平)。在某些實施方案中，波導(dǎo)神經(jīng)接ロ裝置可以包括被配置為與組織的不同的靶向區(qū)域接ロ的多個支路和/或多個波導(dǎo)部。多個支路、多個波導(dǎo)部和/或多個電極部位的陣列的模塊化集成使組織的不同區(qū)域的靶向成為可能，同時減小設(shè)備的總體尺寸和占用面積并且潛在地將多個外部連接部減少至単一的外部連接部。例如，如圖7中所示的，神經(jīng)裝置110可以包括第一支路116a和第二支路116b,其中第一波導(dǎo)部120a被稱合于第一支路并且第ニ波導(dǎo)部被耦合于第二支路。另外的波導(dǎo)部可以被以任何合適的方式分布在神經(jīng)裝置的第一、第二或更多的支路上(例如，有兩個波導(dǎo)部在ー個支路上并且第三個在另ー個支路上，如圖9D中所示的)。支路可以被定位為相對于彼此從前部向后部和/或相對于彼此并排(圖7)，或以任何合適的取向。作為另ー個實施例，如圖8中所示的，神經(jīng)裝置110可以包括經(jīng)過顱骨中的不同的進入點的第一支路和第二支路，其中電極部位的陣列112(或電極部位的陣列的子集，例如包括刺激電極部位和/或某些記錄電極部位的部分)被耦合于第一支路并且波導(dǎo)部被耦合于第二支路。神經(jīng)裝置110的支路可以是柔性的或剛性的，例如在柔性的或剛性的基材上。可選擇地，支路的在単一的神經(jīng)裝置上的一部分可以是柔性的，而支路的另ー個部分可以是剛性的。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置優(yōu)選地還包括與電極部位的陣列112和波導(dǎo)部120中的至少ー個接ロ的電路板130。如圖9A-9C中所示的，電路板優(yōu)選地是雙面的(或“雙側(cè)的”)并且包括具有與電極部位的陣列112接ロ的電氣部件132的電氣面(electrical face) 130a以及 具有與波導(dǎo)部120接ロ的光學(xué)部件134的光學(xué)面130b。電路板可以是具有兩個面的單ー的板或被緊固件、粘合劑或以任何合適的方式背靠背地耦合的兩個板。通過分離電氣部件和光學(xué)部件，電路板可以允許在電路板上的空間的最大化并且減少噪音耦合。波導(dǎo)部120優(yōu)選地直接地耦合于電路板的光學(xué)面130b并且神經(jīng)裝置110優(yōu)選地直接地耦合于電路板的電氣面。這種“模塊化”的耦合組裝可以被特征輔助以改進部件對準，例如基準標記、凸臺和/或相應(yīng)的對準洞142?？蛇x擇地，如圖9D中所示的，電路板可以包括具有電氣部件132的電氣區(qū)域以及具有光學(xué)部件134的光學(xué)區(qū)域，其中電氣區(qū)域和光學(xué)區(qū)域二者都位于電路板130的同一個面或側(cè)上。在另ー個變化形式中，電路板的每個面可以包括電氣部件和光學(xué)部件的混合(即每個面包括總的電氣部件的一部分和總的光學(xué)部件的一部分)。在ー個變化形式中，電路板可以包括被折疊在電路板的主要的面上的折疊部分。例如，折疊部分可以包括當折疊部分被折疊在電路板的主要的面上時接合并且耦合于波導(dǎo)部120的光源136。在另ー個變化形式中，如圖9E中所示的，電路板可以包括夾住波導(dǎo)部和/或神經(jīng)裝置的兩個面(電路板可以折疊或包括兩個分離的夾住件)，這可以有利地允許電路板的模塊化的構(gòu)造并且減少在電路板上的噪音耦合或其他的伴隨的相互作用。電氣部件132優(yōu)選地包括各種無源的或有源的電氣部件、用于電極部位的陣列的接合焊盤、用于將神經(jīng)裝置110接ロ于外部部件的連接器(例如承載用于電極部位的陣列的電線的柔性的互相連接部)、用于ニ級管或LED的電流驅(qū)動器133、用于提供控制信號的控制電子設(shè)備、電池電源和/或任何合適的電子設(shè)備。光學(xué)部件134優(yōu)選地包括一個或多個光收集元件137、光聚焦元件139、光學(xué)濾波器和/或任何合適的光學(xué)部件。光學(xué)面還可以包括一個或多個被耦合于波導(dǎo)部的光源。光源136可以是被安裝于電路板的發(fā)光二級管(LED)、激光二級管、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)或任何合適的激光器或光源。然而，光源可以是外部光源，例如激光器、激光二級管或ー個或多個LED。耦合來自外部光源的或來自被安裝于電路板的光源的光可以使用一種或多種技術(shù)實現(xiàn)，并且耦合選項的數(shù)量通過使用模塊化的部件110和120被增カロ。例如，耦合光源和波導(dǎo)部可能涉及將任何數(shù)量的收集元件137(例如球面透鏡、雙凸透鏡、平凸透鏡)和聚焦元件139 (例如梯度折射率(GRIN)透鏡、球面透鏡、雙凸透鏡、平凸透鏡)安裝在光源和波導(dǎo)部之間。耦合還可以使用直接地耦合光源和波導(dǎo)部的對接耦合。表面發(fā)射LED可以被豎直地(例如在“沖浪(surf) ”板上的DIP插座)或水平地安裝在同一個電路板上并且依賴于反射性元件以將路徑導(dǎo)向一個或多個縱向地安裝的波導(dǎo)部中。然而，可以使用任何合適的耦合手段將光源耦合于一個或多個波導(dǎo)部。波導(dǎo)部120的制造優(yōu)選地還包括通過任何合適的エ藝從基材釋放波導(dǎo)部，并且切割至合適的預(yù)確定的長度。構(gòu)建、釋放，然后切割波導(dǎo)部220的エ藝可以對改進エ藝的模塊化和/或特定的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的定制是有用的，例如對于光學(xué)部分的形狀和分布以及總體波導(dǎo)部的尺寸的具體定制來說。光導(dǎo)向元件122還可以在切割或蝕刻波導(dǎo)部的過程中控制和形成以產(chǎn)生各種末端輪廓和角度。2.第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置如圖10和11中所示的，第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置200包括ネ申經(jīng)裝置210，其可植入在組織中并且包括電極部位的陣列212，電極部位的陣列212與電極部位的陣列212的周圍環(huán)境電連通，其中電極部位的陣列包括至少ー個記錄電極部位； 以及波導(dǎo)部220，波導(dǎo)部220被耦合于神經(jīng)裝置210并且將光沿著縱向軸線傳輸并且包括分散被傳輸?shù)墓庖哉樟帘贿x擇性地祀向的組織的光學(xué)分散部分(optically dissipatingportion) 222。被分散的光的至少一部分優(yōu)選地從光學(xué)分散部分222遠離縱向軸線地橫向地傳播，并且記錄電極部位優(yōu)選地被配置為對可以通過照亮被電激發(fā)的被照亮的組織進行取樣。第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置優(yōu)選地以與第一優(yōu)選的實施方案相似的方式被使用。第二優(yōu)選的實施方案的神經(jīng)裝置210優(yōu)選地相似于第一優(yōu)選的實施方案的神經(jīng)裝置110。神經(jīng)裝置210優(yōu)選地包括被在波導(dǎo)部220上成層的電極基材，并且電極基材優(yōu)選地包括電極部位的陣列212的至少一部分。波導(dǎo)神經(jīng)裝置的第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)部220起作用以將光遠離波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置地再導(dǎo)向，以光學(xué)地刺激被靶向的組織。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)部220可以相似于第一優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)部。波導(dǎo)部220可以是圓柱形的(例如光纖或其他的圓柱形的波導(dǎo)部，如在圖10中的)、實質(zhì)上平面的(例如薄膜波導(dǎo)部，如在圖IlA中的)或任何合適的形狀。在本實施方案中，波導(dǎo)部220優(yōu)選地包括ー個或多個將光遠離波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置地分散的光學(xué)分散部分222。光學(xué)分散部分222可以是實質(zhì)上矩形的、橢圓形的、圓形的或任何合適的形狀的長形的“光ロ”。光學(xué)分散部分的具體的形狀和分布可以取決于具體的應(yīng)用和期望的定制。如圖IlB中所示的，被分散的光優(yōu)選地遠離波導(dǎo)部220的縱向軸線地橫向地傳播(即，被分散的光在具有垂直于波導(dǎo)部的縱向軸線的非零分量的方向傳播)。被分散的光優(yōu)選地具有作為沿著波導(dǎo)部220的距離的函數(shù)以及優(yōu)選地作為沿著光學(xué)分散部分的距離的函數(shù)的實質(zhì)上均一的強度。如圖12A和12D中所示的，常規(guī)的光纖光極提供軸向沿著從光纖的一個端部的僅ー個維度的光，這導(dǎo)致不受控制的散射、圓錐形的分布和作為沿著波導(dǎo)部的距離(即裝置的當被插入組織中時的深度)的函數(shù)的迅速地下降的強度。相反地，如圖12B-12D中所示的，本文描述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置優(yōu)選地使至少ニ維的光能夠具有受控的散射和作為沿著波導(dǎo)部的距離的函數(shù)的均一的強度，但是在某些可選擇的實施方案中裝置可以提供以任何合適型式的分布和/或強度的光。波導(dǎo)部220包括內(nèi)芯部230以及覆蓋芯部的包層部232，并且芯部和包層材料優(yōu)選地被選擇使得芯部和包層配合以幫助內(nèi)部反射。波導(dǎo)部220優(yōu)選地進行光刻エ藝以成型包層以及選擇性地暴露芯部，使得波導(dǎo)部的光學(xué)分散部分222包括被暴露的芯部。然而，光學(xué)分散部分222可以可選擇地被以任何合適的方式形成。光學(xué)分散部分可以包括進ー步限定光漫射的量的分散材料。光學(xué)分散部分222提供的光漫射的量至少部分地取決于芯部的表面粗糙度的量、分散材料的具體的性質(zhì)、光學(xué)分散部分相對于總波導(dǎo)部寬度的寬度、以及波導(dǎo)部厚度。在制造期間，這些參數(shù)中的許多(如果不是所有的的話)可以被密切地控制，提供波導(dǎo)部特征的精確規(guī)格以及波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的用于多種應(yīng)用的詳細定制。在波導(dǎo)部制造エ藝的一個變化形式中，如圖13A中所示的，材料的犧牲層238被沉積至基材236上，并且包層材料的下包層部232a被沉積至犧牲層上(例如通過CVD、PECVD、自旋エ藝或任何合適的沉積エ藝)。如圖13B中所示的，芯部材料被沉積至結(jié)構(gòu)上并且被成型以形成內(nèi)芯部230。包層材料的上包層部232b被沉積在芯部230上，隨后是硬掩模的沉積和成型。上包層部232b優(yōu)選地使用選擇性地除去上包層部232b和/或粗糙化芯部表面以形成光學(xué)分散部分222的合適的成型エ藝被成型。被暴露的芯部表面可以另外地和/或可選擇地被以任何合適的方式織構(gòu)化以形成光學(xué)分散部分222。分散介質(zhì)(例如漫射和/或散射材料)的向被暴露的芯部中的可選擇的受控的加入可以進ー步影響光學(xué)分散部分提供的光分散的量。在一個變化形式中，如圖13C中所示的，光分散材料(例如氧化鋁、ニ 氧化鈦、金剛石粉末或任何合適的材料)的包覆層234可以在被暴露的芯部上沉積和成型。例如，光學(xué)分散材料的加入可以相似于在美國專利第5，946，441和5，580，932號中描述的，5，946，441和5，580, 932通過本引用以它們的整體并入。分散材料優(yōu)選地是生物相容的，具有大于波導(dǎo)部芯部的折射率的折射率，并且具有低的光學(xué)吸收。在另一個變化形式中，光分散材料的分子可以使用離子注入或擴散或任何合適的內(nèi)嵌的手段被內(nèi)嵌在暴露的芯部中。此外，對波長敏感的光分散分子可以在各種位置處被施用于波導(dǎo)部中的不同的“開ロ”，以根據(jù)波長選擇性地控制光發(fā)射(例如為定制的另ー個維度提供光輸出的空間控制)，例如在美國專利第7，194，158號中描述的，7，194，158通過本引用以其整體并入。沉積并且成型光學(xué)分散層可以可選擇地在沉積包層材料的上包層部之前進行。波導(dǎo)部220的制造優(yōu)選地還包括通過任何合適的エ藝從基材釋放波導(dǎo)部，并且切割至合適的預(yù)確定的長度。構(gòu)建、釋放，然后切割波導(dǎo)部220的エ藝可以對改進エ藝的模塊化和/或特定的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的定制是有用的，例如對于光學(xué)分散部分的形狀和分布以及總體波導(dǎo)部的尺寸的具體定制來說。可選擇地，波導(dǎo)部220的最終的長度可以在從基材釋放之前使用另ー個硬掩模蝕刻。在某些優(yōu)選的實施方案中，波導(dǎo)部220的總體長度可以在3-400mm長之間和/或在厚度上高至200 μ m,這取決于應(yīng)用。在ー個具體的實施例中，波導(dǎo)部包括SU_8(由MicroChem供應(yīng))的芯部以及CytopCTL-809M (由Asahi Glass供應(yīng))的包層部。Cytop包括比SU-8 (η = I. 59)低的折射率(η= 1.34)，使得兩種材料的組合形成具有內(nèi)部反射的波導(dǎo)部。犧牲層、下包層部、芯部以及上包層部優(yōu)選地被如上文描述地形成。上包層部然后被使用氧等離子體成型以暴露和粗糙化芯部表面。約300nm厚的氧化鋁的分散層被濺射沉積在被除去的上包層部的位置。氧化鋁的層然后被使用緩沖氫氟(HF)酸成型。波導(dǎo)部然后被從晶片釋放，且被金剛石刻劃至期望的長度。在本實施例中，波導(dǎo)部厚度在約30 μ m的數(shù)量級。在波導(dǎo)部制造エ藝的另ー個變化形式中，如圖14中所示的，波導(dǎo)部220是具有內(nèi)部芯部230和圍繞芯部的外包層部232的光纖。相似于波導(dǎo)部制造エ藝的第一變化形式，包層部優(yōu)選地被成型以選擇性地除去包層部以暴露和/或粗糙化芯部表面。被暴露的芯部表面可以另外地和/或可選擇地以任何合適的方式織構(gòu)化以形成光學(xué)分散部分。分散覆層和/或內(nèi)嵌的分散分子向芯部表面的可選擇的受控的加入可以進一歩限定光學(xué)分散部分。另外的可選擇的用于產(chǎn)生波導(dǎo)部220的エ藝在名稱為“Light-diffusing device for anoptical fiber, methods of producing and using same, and apparatus for diffusinglight from an optical fiber (用于光纖的光擴散裝置,生產(chǎn)和使用其的方法以及用于擴散來自光纖的光的設(shè)備)”的美國專利第5，946，441號中描述，5，946，441通過本引用以其整體并入。 神經(jīng)裝置210的電極基材優(yōu)選地被在波導(dǎo)部220上成層，并且更優(yōu)選地以使得波導(dǎo)部的光學(xué)分散部分毗鄰于電極部位的陣列的至少一部分的方式成層。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置可以包括神經(jīng)裝置210和波導(dǎo)部220的任何合適的組合。如圖10和14中所示的，在第一變化形式中，電極基材被圍繞波導(dǎo)部220包裹。在本變化形式中，電極基材優(yōu)選地包括至少ー個孔214，孔214相應(yīng)于波導(dǎo)部220的光學(xué)分散部分222，使得被分散的光被散射經(jīng)過孔214以照亮組織?？?14可以在圍繞波導(dǎo)部220包裹之前在神經(jīng)裝置210中形成，或可以在圍繞波導(dǎo)部包裹之后形成。此外，光學(xué)分散部分222可以在將電極基材圍繞波導(dǎo)部包裹之前或之后在波導(dǎo)部220中形成。電極部位的陣列212的至少一部分優(yōu)選地接近或毗鄰于孔214，使得至少ー個記錄電極部位被配置為對被照亮的組織進行取樣?？?14可以是實質(zhì)上矩形的、圓形的、橢圓形的或任何合適的形狀。作為另ー個實施例，孔214可以在波導(dǎo)部的縱向軸線的方向是長形的，如圖10中所示的。電極基材的孔214優(yōu)選地是與波導(dǎo)部220的下面的光學(xué)分散部分222在形狀和尺寸上相似的，但是孔可以可選擇地比光學(xué)分散部分222小或大。電極基材可以被永久地附接于波導(dǎo)部220，使得其相對于波導(dǎo)部的位置被固定。可選擇地，電極基材可以被非永久地附接于波導(dǎo)部，使得神經(jīng)裝置是沿著長度可調(diào)整的和/或圍繞波導(dǎo)部220旋轉(zhuǎn)，使得孔214作為選擇性地允許來自光學(xué)分散部分的光的可運動窗ロ，由此增加了定制的另ー個維度。被分散的光優(yōu)選地具有作為沿著孔214的距離的函數(shù)的實質(zhì)上均一的強度。此外，電極基材可以包括多個孔，每個相應(yīng)于光學(xué)分散部分。電極基材中的孔的數(shù)量可以小于、等于或大于光學(xué)分散部分的數(shù)量。在一種制造方法中，包層除去和孔214可以使用激光燒蝕被同時地產(chǎn)生，隨后是漫射介質(zhì)的沉積?？蛇x擇地，包層除去和孔形成可以使用任何合適的技術(shù)例如燒蝕或選擇性蝕刻而単獨地發(fā)生。在另ー個變化形式中，分散部分222可以可選擇地和/或另外地被沉積或以其他方式基成在電極基材中。在本變化形式中，包層232被選擇性地從波導(dǎo)部除去但是光分散材料可以被在電極基材中實現(xiàn)而不直接地在波導(dǎo)部上實現(xiàn)。漫射層與相應(yīng)包層的對準在組裝期間發(fā)生。透明的粘合劑可以被施用以改進向漫射區(qū)域的光耦合。在第二變化形式中，如圖IlA中所示的，波導(dǎo)部220優(yōu)選地橫向地延伸超出電極基材或神經(jīng)裝置210的其他部分，并且更優(yōu)選地波導(dǎo)部220的光學(xué)分散部分222橫向地延伸超出電極基材。如圖12B-12D中所示的，被分散的光優(yōu)選地遠離波導(dǎo)部220的縱向軸線地橫向地傳播并且優(yōu)選地具有作為沿著波導(dǎo)部的距離的函數(shù)的實質(zhì)上均一的強度。在本變化形式中，波導(dǎo)部220可以包括単一的連續(xù)的光學(xué)分散部分(圖12B)或兩個或更多個光學(xué)分散部分(圖12C)，以產(chǎn)生沿著波導(dǎo)部的長度的不連續(xù)的照亮。在第三變化形式中，如圖IlC和IlD中所示的，波導(dǎo)部220優(yōu)選地被安裝在裝置210的第一側(cè)(例如裝置210的頂部)上。在本變化形式中，光學(xué)分散部分位于波導(dǎo)部上，使得光學(xué)分散部分通過將光沿著波導(dǎo)部的至少一部分的長度擴散和/或散射光來發(fā)射經(jīng)過波導(dǎo)部的側(cè)部和/或經(jīng)過波導(dǎo)部的頂部的光。光學(xué)分散部分可以被在任何合適的邊緣、側(cè)部和/或面上形成以在任何合適的方向發(fā)射光。相似于第二變化形式，波導(dǎo)部可以包括単一的連續(xù)的光學(xué)分散部分或兩個或更多個分離的光學(xué)分散部分，以產(chǎn)生沿著波導(dǎo)部的長度的不連續(xù)的照亮。這樣的裝置的ー個優(yōu)點是在接近漫射元件的局部組織體積中產(chǎn)生均一的光強度并且在相對長的空間維度上做這些，例如圖IlC中示出的成角度的邊緣。如圖14A中所示的，波導(dǎo)部220還可以包括將被傳輸?shù)墓庋刂v向軸線反射的反射器末端。反射器末端可以相似于在波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的第一優(yōu)選的實施方案中描述的反射器末端。通過將被傳輸?shù)墓庋刂v向軸線反射回來，如果不以這種方式將被損失的光被沿著波導(dǎo)部220返回，以進行潛在的通過光學(xué)分散部分的再導(dǎo)向，由此增加效率。波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的另外的變化形式可以包括神經(jīng)裝置210、電極部位的陣列和波導(dǎo)部220的任何合適的組合。例如，波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置可以包括第一優(yōu)選的實施方案的 光導(dǎo)向元件和第二優(yōu)選的實施方案的光學(xué)分散部分二者。在某些實施方案中，相似于第一優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，第二優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置可以包括被配置為與組織的不同區(qū)域接ロ的多個支路和/或多個波導(dǎo)部，并且優(yōu)選地包括與電極部位的陣列和波導(dǎo)部中的至少ー個接ロ的電路板。第二優(yōu)選的實施方案中的電路板優(yōu)選地相似于第一優(yōu)選的實施方案的電路板。3.組裝波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的方法如圖15A-15E中所示的，制造優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的方法S300包括以下步驟提供包括多個電極部位的神經(jīng)裝置S310 ;提供波導(dǎo)部，波導(dǎo)部與神經(jīng)裝置分離并且被配置為將光沿著縱向軸線傳輸并且包括將被傳輸?shù)墓膺h離波導(dǎo)部地再導(dǎo)向的光導(dǎo)向元件S320 ;提供電路板，電路板與神經(jīng)裝置和波導(dǎo)部分離并且被配置為與多個電極部位和波導(dǎo)部接ロ S330 ;將波導(dǎo)部的光發(fā)射元件相對于神經(jīng)裝置取向至預(yù)確定的角取向S340，其中預(yù)確定的角取向是基于被再導(dǎo)向的光的所選擇的方向；以及將包括神經(jīng)裝置、波導(dǎo)部和電路板的組中的每個結(jié)構(gòu)耦合于所述組中的其他結(jié)構(gòu)中的至少ー個S350，其中耦合包括將波導(dǎo)部相對于神經(jīng)裝置固定在預(yù)確定的角取向S352。制造波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的方法S300是具有多個潛在的優(yōu)點的模塊化的成本有效的途徑。首先，方法可以提供高空間分辨率，因為波導(dǎo)部可以沿著任何軸線旋轉(zhuǎn)以將平面的χ-y維度轉(zhuǎn)換為有效的z軸維度，如果不以這種方式這是難以實現(xiàn)的。第二，方法可以使制造能夠進行具體區(qū)域的照亮的定制波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置成為可能，同時避免如果不以這種方式將發(fā)生的成本和生產(chǎn)率問題。換句話說，如果波導(dǎo)部和神經(jīng)裝置被在晶片水平一體化，那么波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置設(shè)計的期望的/有用的置換的數(shù)量是大的，使得其阻礙了這樣的裝置的銷售的收益性。本方法可以克服該問題，超越了晶片水平途徑的實際極限。第三，方法可以分離了在神經(jīng)裝置制造或波導(dǎo)部制造的ー個方面的產(chǎn)量問題，由此改進平均產(chǎn)量以及降低最終組合波導(dǎo)神經(jīng)接ロ產(chǎn)品的總成本。然而，在可選擇的實施方案中，制造波導(dǎo)神經(jīng)接ロ裝置的方法可以包括任何合適的步驟。例如，神經(jīng)裝置、波導(dǎo)部和電路板部件中的一部分或所有可以被以一體化的方式制造(例如，依次使用任何光刻エ藝和/或任何合適的技術(shù)制造，而沒有在方法300中描述的制造后的組裝)。例如，神經(jīng)裝置和波導(dǎo)部可以依次作為集成結(jié)構(gòu)共冋地制造，并且然后在制造之后被稱合于電路板。提供神經(jīng)裝置S310、提供波導(dǎo)部S320和提供電路板S330的步驟優(yōu)選地包括提供相似于上文在波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的第一優(yōu)選的實施方案100和/或第二優(yōu)選的實施方案200中描述的那些的神經(jīng)裝置或神經(jīng)探針、波導(dǎo)部和電路板，但是可以可選擇地包括提供任何合適的神經(jīng)裝置、波導(dǎo)部和/或電路板。此外，雖然方法主要地使用第一優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接ロ裝置被例證，但是方法可以被實施以組裝第ニ優(yōu)選的實施方案的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置(圖14和16)，或組裝優(yōu)選地具有至少分離的神經(jīng)裝置和波導(dǎo)部件并且可能另外地具有分離的電路板部件的任何合適的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置。步驟S340包括將波導(dǎo)部的光導(dǎo)向元件取向至預(yù)確定的角取向的步驟，且起作用以將被再導(dǎo)向的光的方向設(shè)置成特定的方向。如圖15B中所示的，取向光導(dǎo)向元件的步驟優(yōu)選地包括將波導(dǎo)部圍繞波導(dǎo)部的縱向軸線旋轉(zhuǎn)至預(yù)確定的角取向S342。然而，波導(dǎo)部可以被圍繞任何合適的軸線旋轉(zhuǎn)。此外，取向波導(dǎo)部的光導(dǎo)向元件的步驟可以包括將波導(dǎo)部沿著縱向軸線、橫向軸線或任何合適的軸線平移S344。以這種方式取向波導(dǎo)部優(yōu)選地使沿 著另ー個軸線的另ー個空間維度變化成為可能，特別是在被相對于神經(jīng)裝置旋轉(zhuǎn)時，典型地在χ-y平面中的特征能夠變成z軸中的特征。步驟S340使波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的進ー步定制成為可能。步驟S350包括將包括神經(jīng)裝置、波導(dǎo)部和電路板的組中的每個結(jié)構(gòu)耦合于所述組中的其他結(jié)構(gòu)中的至少ー個的步驟，且起作用以固定和組裝所述組的結(jié)構(gòu)以形成波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置。步驟S350優(yōu)選地包括將波導(dǎo)部固定在相對于神經(jīng)裝置和/或電路板的預(yù)確定的角取向。在步驟S350中，三個部件(神經(jīng)裝置、波導(dǎo)部和電路板)可以被以任何順序安裝或附接。在第一變化形式中，如圖15C中所示的，步驟S350包括耦合波導(dǎo)部和電路板以形成波導(dǎo)部-電路板結(jié)構(gòu)S362并且耦合神經(jīng)探針和波導(dǎo)部-電路板結(jié)構(gòu)S364。在本變化形式中，耦合波導(dǎo)部和電路板S350可以包括將波導(dǎo)部耦合于電路板的具有光學(xué)部件的光學(xué)面并且將神經(jīng)裝置耦合于電路板的具有電氣部件的電氣面。在第二變化形式中，如圖15D中所示的，步驟S350包括耦合神經(jīng)裝置和電路板以形成神經(jīng)裝置-電路板結(jié)構(gòu)S372并且耦合波導(dǎo)部和神經(jīng)裝置-電路板結(jié)構(gòu)S374。在第三變化形式中，如圖15E中所示的，步驟S350包括耦合波導(dǎo)部和神經(jīng)裝置以形成波導(dǎo)部-神經(jīng)裝置結(jié)構(gòu)S382并且耦合電路板和波導(dǎo)部-神經(jīng)裝置結(jié)構(gòu)S384。在步驟S350的變化形式的匯總中，可以使用神經(jīng)裝置、波導(dǎo)部和電路板的任何組裝順序(I)耦合波導(dǎo)部和電路板，然后耦合神經(jīng)裝置和波導(dǎo)部-電路板結(jié)構(gòu)，(2)耦合神經(jīng)裝置和電路板，然后耦合波導(dǎo)部和神經(jīng)裝置-電路板結(jié)構(gòu)；或(3)耦合波導(dǎo)部和神經(jīng)裝置，然后耦合電路板和波導(dǎo)部-神經(jīng)裝置結(jié)構(gòu)。在步驟S350的這些變化形式中的任何中，將電路板耦合于波導(dǎo)部可以包括耦合將來自光源的光傳遞至波導(dǎo)部的光學(xué)耦合器。在步驟S350的這些變化形式中的任何中，將電路板耦合于神經(jīng)裝置可以包括將互相連接部(例如柔性的互相連接部)耦合在神經(jīng)裝置和電路板之間以傳遞電信號。耦合步驟S350可以包括成層或堆疊部件中的兩個(例如將神經(jīng)裝置成層在波導(dǎo)部上)、包裹ー個部件(例如將神經(jīng)裝置包裹在波導(dǎo)部上)、端對端地連接(例如將電路板耦合于神經(jīng)裝置或波導(dǎo)部的軸向端部)，和/或任何合適的耦合步驟。此外，在其他的實施方案中，另外的中間部件可以被引入以間接地耦合結(jié)構(gòu)中的任何兩個。例如，神經(jīng)裝置和波導(dǎo)部二者可以被耦合于共用的基部，例如承載器，而不使神經(jīng)裝置和波導(dǎo)部被直接地耦合于彼此。
耦合的步驟S350可以被手動地和/或使用機器輔助進行。部件中的ー個或多個可以包括用于輔助部件對準的特征，例如基準符標記、凸臺和/或相應(yīng)的對準洞。耦合結(jié)構(gòu)中的任何兩個的步驟可以包括涂布環(huán)氧化物，例如醫(yī)學(xué)級環(huán)氧化物(例如Epoxy Tek H70E-2或320，其被設(shè)計為屏蔽光)或可紫外固化的環(huán)氧化物，或使用緊固件，或任何合適的粘合 劑或其他用于耦合的手段。耦合結(jié)構(gòu)中的任何兩個的步驟可以另外地和/或可選擇地包括將聚合物外覆層圍繞組中的結(jié)構(gòu)中的至少兩個施用。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將從上文的詳細描述以及從附圖和權(quán)利要求意識到的，可以進行對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案的修改和改變而不偏離本發(fā)明的在以下的權(quán)利要求中限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，包括 神經(jīng)裝置，其可植入在組織中并且包括電極部位的陣列，所述電極部位的陣列與所述電極部位的陣列的周圍環(huán)境電連通，其中所述電極部位的陣列包括至少ー個記錄電極部位；以及 波導(dǎo)部，其與所述神經(jīng)裝置分開地形成并且耦合于所述神經(jīng)裝置，其中所述波導(dǎo)部將光沿著縱向軸線傳輸并且包括再導(dǎo)向來自所述波導(dǎo)部的被傳輸?shù)墓庖哉樟帘贿x擇性地靶向的組織的光導(dǎo)向元件； 其中被再導(dǎo)向的光的至少一部分被橫向地導(dǎo)向而遠離所述縱向軸線；并且 其中所述記錄電極部位被配置為對被照亮的組織進行取樣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述神經(jīng)裝置是神經(jīng)探針。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述被再導(dǎo)向的光實質(zhì)上在垂直于所述縱向軸線的方向?qū)省?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電極部位的陣列的至少一部分被定位在所述神經(jīng)裝置的第一面上并且所述波導(dǎo)部被耦合于所述神經(jīng)裝置的第二面，其中所述第二面是與所述第一面相反的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述神經(jīng)裝置包括在所述第一面和所述第二面之間延伸的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部的所述光導(dǎo)向元件包括選自由以下組成的組的至少ー個將光折射通過所述神經(jīng)裝置的所述孔的折射器、將光反射通過所述神經(jīng)裝置的所述孔的反射器，以及將光聚焦通過所述神經(jīng)裝置的所述孔的透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部和所述電極部位的至少一部分被安裝在所述神經(jīng)裝置的同一個面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部的至少一部分橫向地延伸超出所述神經(jīng)裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部的所述光導(dǎo)向元件包括將光遠離所述縱向軸線地折射的折射器。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部的所述光導(dǎo)向元件包括將光遠離所述縱向軸線地反射的反射器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波導(dǎo)神經(jīng)接ロ，其中所述反射器包括被粗糙化的表面，所述被粗糙化的表面散射光。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部的所述光導(dǎo)向元件包括將光遠離所述縱向軸線地操縱的透鏡。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部的所述光導(dǎo)向元件包括將被傳輸?shù)墓夥稚⒁哉樟两M織的光學(xué)分散部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部包括多個光導(dǎo)向元件，其中每個光導(dǎo)向元件從所述波導(dǎo)部上的不同點再導(dǎo)向被傳輸?shù)墓獾囊徊糠帧?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中每個光導(dǎo)向元件在沿著所述波導(dǎo)部的長度的不同距離處再導(dǎo)向被傳輸?shù)墓獾囊徊糠帧?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，還包括被耦合于所述神經(jīng)裝置的第二波導(dǎo)部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述神經(jīng)裝置包括第一支路和第ニ支路。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述第一波導(dǎo)部被耦合于所述第一支路并且第二波導(dǎo)部被耦合于所述第二支路。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部是剛性的。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部還包括內(nèi)芯部以及覆蓋所述芯部的包層部，并且其中所述包層部被成型為選擇性地暴露所述芯部，并且所述光導(dǎo)向元件包括暴露的芯部。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，還包括與所述電極部位的陣列和所述波導(dǎo)部中的至少ー個接ロ的電路板。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電路板是雙面的，并且包括具有與所述電極部位的陣列接ロ的電氣部件的電氣面以及具有與所述波導(dǎo)部接ロ的部件的光學(xué)面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電極部位的陣列被定位在所述神經(jīng)裝置的與所述電路板的所述電氣面連通的前部面上，并且所述波導(dǎo)部被定位在所述神經(jīng)裝置的與所述電路板的所述光學(xué)面連通的背部面上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電路板還包括將光提供至所述波導(dǎo)部的光源。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電極部位的陣列還包括至少ー個刺激電極部位。
26.一種波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，包括 神經(jīng)裝置，其可植入在組織中并且包括電極部位的陣列，所述電極部位的陣列與所述電極部位的陣列的周圍環(huán)境電連通，其中所述電極部位的陣列包括至少ー個記錄電極部位；以及 波導(dǎo)部，其被耦合于所述神經(jīng)裝置，其中所述波導(dǎo)部將光沿著縱向軸線傳輸并且包括分散被傳輸?shù)墓庖哉樟帘贿x擇性地靶向的組織的光學(xué)分散部分； 其中被分散的光的至少一部分從所述光學(xué)分散部分遠離所述縱向軸線地橫向地傳播；并且 其中所述記錄電極部位被配置為對被照亮的組織進行取樣。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述神經(jīng)裝置是神經(jīng)探針。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述神經(jīng)裝置包括在所述波導(dǎo)部上成層的電極基材，其中所述電極部位的陣列的至少一部分被定位在所述電極基材上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部被安裝于所述電極基材 ，使得所述光學(xué)分散部分毗鄰于所述電極部位的陣列的至少一部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述光學(xué)分散部分的至少一部分橫向地延伸超出所述電極基材。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電極基材圍繞所述波導(dǎo)部而包裹。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電極基材包括孔，所述孔相應(yīng)于所述波導(dǎo)部的所述光學(xué)分散部分使得被分散的光被散射通過所述孔。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述記錄電極部位毗鄰于所述孔。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部包括第二光學(xué)分散部分，并且所述神經(jīng)裝置包括第二孔，所述第二孔相應(yīng)于所述波導(dǎo)部的所述第二光學(xué)分散部分，使得被分散的光被散射通過所述第二光學(xué)分散部分。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述孔在所述波導(dǎo)部的所述縱向軸線的方向是長形的。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部包括將被傳輸?shù)墓庋刂隹v向軸線反射的反射器末端。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述反射器能夠包括調(diào)整被反射光的路徑的被選擇性地粗糙化的表面。
38.根據(jù)權(quán)利要求26所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中通過所述光學(xué)分散部分的所述被分散的光具有作為沿著所述光學(xué)分散部分的縱向軸線的距離的函數(shù)的實質(zhì)上均一的強度。
39.根據(jù)權(quán)利要求26所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部還包括內(nèi)芯部以及覆蓋所述芯部的包層部。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述包層部被成型為選擇性地暴露所述芯部，其中所述波導(dǎo)部的所述光學(xué)分散部分包括被暴露的芯部。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部的所述光學(xué)分散部分還包括被成型在所述被暴露的芯部上的光學(xué)分散材料的層。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述光學(xué)分散材料是氧化鋁。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述被暴露的芯部內(nèi)嵌有光學(xué)分散分子。
44.根據(jù)權(quán)利要求40所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部是薄膜結(jié)構(gòu)。
45.根據(jù)權(quán)利要求40所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部是光纖。
46.根據(jù)權(quán)利要求40所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述神經(jīng)裝置包括圍繞所述波導(dǎo)部包裹的電極基材，其中所述電極部位的陣列的至少一部分被定位在所述電極基材上。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電極基材包括至少ー個孔，所述至少ー個孔相應(yīng)于所述被暴露的芯部，使得被分散的光被散射通過所述孔。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述電極基材包括光學(xué)分散材料。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述波導(dǎo)部包括第二光學(xué)分散部分，并且所述神經(jīng)裝置包括第二孔，所述第二孔相應(yīng)于所述波導(dǎo)部的所述第二光學(xué)分散部分，使得被分散的光被散射通過所述第二光學(xué)分散部分。
50.根據(jù)權(quán)利要求26所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，還包括電路板，所述電路板是雙面的，并且包括具有與所述電極部位的陣列接ロ的電氣部件的電氣面以及具有與所述波導(dǎo)部接ロ的部件的光學(xué)面。
51.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述光學(xué)分散部分包括光學(xué)漫射部分，所述光學(xué)漫射部分漫射光。
52.根據(jù)權(quán)利要求I所述的波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置，其中所述光學(xué)分散部分包括光學(xué)散射部分，所述光學(xué)散射部分散射光。
53.一種組裝波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的方法，包括以下步驟 提供包括多個電極部位的神經(jīng)裝置； 提供波導(dǎo)部，所述波導(dǎo)部與所述神經(jīng)裝置分離，并且被配置為將光沿著縱向軸線傳輸并且包括將被傳輸?shù)墓膺h離所述波導(dǎo)部再導(dǎo)向的光導(dǎo)向元件； 提供電路板，所述電路板與所述神經(jīng)裝置和所述波導(dǎo)部分離，并且被配置為與所述多個電極部位和所述波導(dǎo)部接ロ； 將所述波導(dǎo)部的所述光導(dǎo)向元件相對于所述神經(jīng)裝置取向至預(yù)確定的角取向，其中所述預(yù)確定的角取向是基于被再導(dǎo)向的光的選定方向；以及 將包括所述神經(jīng)裝置、所述波導(dǎo)部和所述電路板的組中的每個結(jié)構(gòu)耦合于所述組中的其他結(jié)構(gòu)中的至少ー個，其中耦合包括將所述波導(dǎo)部相對于所述神經(jīng)裝置固定在所述預(yù)確定的角取向。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中取向所述光導(dǎo)向元件包括將所述波導(dǎo)部圍繞所述波導(dǎo)部的縱向軸線旋轉(zhuǎn)至所述預(yù)確定的角取向。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中耦合包括將所述波導(dǎo)部耦合于所述電路板以及將所述神經(jīng)裝置耦合于所述電路板。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中將所述波導(dǎo)部耦合于所述電路板包括將所述波導(dǎo)部耦合于包括光學(xué)面和電氣面的多面電路板，其中將所述波導(dǎo)部耦合于多面電路板包括 將所述波導(dǎo)部耦合于所述電路板的具有光學(xué)部件的所述光學(xué)面；以及 將所述神經(jīng)裝置耦合于所述電路板的具有電氣部件的所述電氣面。
57.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中耦合包括耦合所述波導(dǎo)部和所述電路板以形成波導(dǎo)部-電路板結(jié)構(gòu)并且將所述神經(jīng)裝置耦合于所述波導(dǎo)部-電路板結(jié)構(gòu)。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中耦合包括耦合所述神經(jīng)裝置和所述電路板以形成神經(jīng)裝置-電路板結(jié)構(gòu)并且將所述波導(dǎo)部耦合于所述神經(jīng)裝置-電路板結(jié)構(gòu)。
59.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中耦合包括將所述波導(dǎo)部耦合到所述神經(jīng)裝置以形成波導(dǎo)部-神經(jīng)裝置結(jié)構(gòu)并且將所述電路板耦合于所述波導(dǎo)部-神經(jīng)裝置結(jié)構(gòu)。
60.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中將所述波導(dǎo)部耦合于所述神經(jīng)探針包括將所述神經(jīng)裝置在所述波導(dǎo)部上成層。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中將所述神經(jīng)裝置在所述波導(dǎo)部上成層包括將所述神經(jīng)裝置圍繞所述波導(dǎo)部包裏。
全文摘要
一種波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置包括神經(jīng)裝置，其可植入在組織中并且包括電極部位的陣列，電極部位的陣列與電極部位的陣列的周圍環(huán)境電連通，其中電極部位的陣列包括至少一個記錄電極部位；以及波導(dǎo)部，其被耦合于神經(jīng)裝置，并且將光沿著縱向軸線傳輸并且包括將來自波導(dǎo)部的被傳輸?shù)墓庠賹?dǎo)向以照亮被選擇性地靶向的組織的光導(dǎo)向元件，其中被再導(dǎo)向的光的至少一部分被遠離縱向軸線地橫向地導(dǎo)向并且記錄電極部位被配置為對被照亮的組織進行取樣。還描述了用于組裝波導(dǎo)神經(jīng)接口裝置的方法。
文檔編號A61B5/00GK102686147SQ201080052821
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者K·C·孔, 梅嶼拉柴特·古拉里, 約翰·P·西摩, 達里爾·R·基普克 申請人:神經(jīng)連結(jié)科技公司