專利名稱：面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)用器械技術領域的裝置，具體是一種面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極。
背景技術：
近年來，隨著微機電系統(tǒng)(MEMS:Micro-Electro-Mechanical Systems)技術的不斷進步，使得微電子設備和微傳感器等微系統(tǒng)應用范圍不斷擴大，已廣泛應用于多個領域， 特別是醫(yī)學領域。眼輪匝肌圍繞眼睛，構成眼皮，負責閉眼的工作。通過自主地持續(xù)收縮，牽動其上的皮膚，完成閉眼動作。正常情況下，眼輪匝肌是由面神經(jīng)支配的，但是如果面神經(jīng)出現(xiàn)損傷，眼輪匝肌就會麻痹或者癱瘓，不能完成閉眼功能。對于一些眼輪匝肌麻痹或者癱瘓的病人，眼睛閉合發(fā)生困難，眼皮不能有效地把眼淚或淚液均勻的涂在眼球表面，輕者眼球感覺干澀、刺痛，嚴重者甚至會失明。但是目前外科手術和藥物治療對這種疾病的治療效果不盡如人意。正常神經(jīng)是通過傳導動作電位來控制肌肉收縮的，要想恢復眼輪匝肌的正常運動，就需要通過其他手段把動作電位傳導到眼輪匝肌。目前，常用的方法是通過電極注入動作電位，刺激目標肌肉，實現(xiàn)期望的肌肉收縮?？紤]到眼部的特殊性，利用角膜接觸鏡結構層(俗稱隱形眼鏡)為基底的電極是比較方便的。經(jīng)對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，Sachs, N. Α.，Ε. L. Chang等人在IEEE Trans Neural SystRehabil Eng 15(1) :67-75,2007 撰文"Electrical stimulation of the paralyzed orbicularis oculi inrabbit”(用于兔子眼輪匝肌麻痹的電刺激)，該技術采用在兔子上眼瞼的皮下植入刺激電極，并且在植入點的外部手術縫合用以固定電極，然后在植入眼瞼電極的內側和外側之間加載雙相脈沖電流刺激。通過改變脈沖振幅、脈沖寬度、脈沖數(shù)等參數(shù)在一定程度上實現(xiàn)了兔子的閉眼動作。但是這種方法需要通過外科手術的方法來植入電極，對于人來說，臉部的手術需要特別謹慎，所以該方法應用起來受到較多限制。美國專利號:US7, 521, 488, "Contact lenses"(隱形眼鏡)，該技術公開了一種涉及隱形眼鏡的，硅水凝膠隱形眼鏡后表面減少碎片的方法和一個較優(yōu)的上皮病變發(fā)生率降低的方法。美國專利號RE38, 839，"Methods and devices to design and fabricate surfaces on contact lensesand on corneal tissue that correct the eye' s optical aberrations"(設計和制造隱形眼鏡的方法和裝置及其在角膜表面矯正眼睛的光學像差)，該技術公開了一種設計和制造隱形眼鏡的方法和裝置，對光學像差的表面改性也提出了一定的改進意見。綜上，目前對隱形眼鏡的有關研究集中在對眼睛的光學成像的數(shù)學分析、隱形眼鏡表面的車削、三維輪廓切割、激光燒蝕、熱成型、光刻、薄膜沉積、表面化學改性等隱形眼鏡本身的研究上，對由隱形眼鏡引申的器件研究較少，因此，無用于眼輪匝肌刺激的角膜接觸鏡結構層電極。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，操作簡便，無需外科手術，是一種有效解決眼輪匝肌閉合困難的方案。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括依次設置并組成復合結構的角膜接觸鏡結構層、電極電路層和角膜接觸鏡覆蓋層以及貫穿復合結構的通孔，角膜接觸鏡結構層與眼球直接接觸，電極電路層的四周肉眼視野范圍外設有連接電路和與之相連的電極點。所述的角膜接觸鏡覆蓋層覆蓋于角膜接觸鏡結構層上除通孔與電極點以外位置。
所述的連接電路由電極和連接線組成。所述的角膜接觸鏡結構層的直徑X厚度為10X0.01mm-50Xlmm;曲率半徑為 6. 5mm-9. Omm0所述的電極電路層中連接線寬為lOnm-lOOOym;電極點的橫截面積為 1μ 2_10000μπ 2。所述的電極電路層中，僅電極點與肉眼眼瞼直接接觸并參與刺激。所述的角膜接觸鏡覆蓋層的直徑X厚度為10X0.01mm-50Xlmm;曲率半徑為 6. 5mm-9. Omm0所述的通孔橫截面積為1 μ m2-1000000 μ m2。所述的人的肉眼視野范圍直徑為10mm-14mm ；曲率半徑為7. Omm-8. 5mm。所述的角膜接觸鏡結構層的外部輪廓直徑為15mm-50mm。本發(fā)明利用從外部輸入的電刺激信號，通過裸露的電極點把電刺激加載在眼輪匝肌上，引發(fā)眼輪匝肌的規(guī)律運動，完成眼睛閉合動作。本發(fā)明結構簡單，佩戴方便，使用時只需要把角膜接觸鏡結構層電極佩戴的眼球上，從外部輸入刺激信號，即可有效刺激眼輪匝肌，完成閉眼動作。


圖1為本發(fā)明結構示意圖。圖2為實施例的電極電路與通孔的位置分布示意圖。圖3為實施例的電極電路的細節(jié)與連接線示意圖。圖4為實施例佩戴示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例本實施例的具體制備過程如下首先在Si片上沉積3 μ m-5 μ m的聚氯代對二甲苯 (Parylene-C)薄膜，然后甩0. Olmm-Imm的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，80°C烘干4個小時，構成角膜接觸鏡結構層。接著甩5μπι的正膠并圖形化，濺射貴金屬(包括Pt、Ir、Au等)種子層，100-15000埃，采用Lift-off工藝去光刻膠，圖形化種子層，構成電極電路層。然后， 甩0. Olmm-Imm的PDMS，80°C烘干4個小時，再沉積3 μ m_5 μ m的Parylene-C，第二次把光刻膠圖形化，使用反應離子刻蝕(RIE)把Parylene-C刻穿，露出電極點，構成角膜接觸鏡覆蓋層。最后，使用精密機床切割成角膜接觸鏡的結構，也可以模壓成角膜接觸鏡的結構。如圖1-圖3所示，本實施例制備得到的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極包括角膜接觸鏡結構層1、電極電路層2、角膜接觸鏡覆蓋層3和通孔4，其中電極電路層 2被角膜接觸鏡結構層1和角膜接觸鏡覆蓋層3夾在中間，并且這三層被通孔4貫通。依次設置并組成復合結構的角膜接觸鏡結構層1、電極電路層2和角膜接觸鏡覆蓋層3以及貫穿復合結構的通孔4，角膜接觸鏡結構層3與眼球直接接觸，電極電路層2的四周肉眼視野范圍5外設有連接電路和與之相連的電極點9。所述的角膜接觸鏡覆蓋層3覆蓋于角膜接觸鏡結構層1上除通孔4與電極點7以外位置。所述的連接電路由電極7和連接線8組成。所述的角膜接觸鏡結構層1的直徑X厚度為10X0. 01mm-50X 1mm。所述的角膜接觸鏡結構層1的曲率半徑為6. 5mm-9. 0mm。所述的電極電路層2中連接電路8的線寬為IOnm-IOOO μ m。所述的電極電路層2中電極點9的橫截面積為1 μ m2-10000 μ m2。所述的電極電路層2中電極點9的形狀可以根據(jù)需要調整，例如圓形、矩形、三角形等。所述的電極電路層2中電極點9的分布距離、分布密度可以根據(jù)需要調整。所述的電極電路層2中，僅電極點9是暴露出來與肉眼眼瞼直接接觸并參與刺激， 線路的其他部分要被角膜接觸鏡覆蓋層3覆蓋并電氣絕緣(圖3中覆蓋電極電路的灰色部分為角膜接觸鏡覆蓋層3)。所述的角膜接觸鏡覆蓋層3 (直徑X厚)為10X0. 01mm-50X 1mm。所述的角膜接觸鏡覆蓋層3的曲率半徑為6. 5mm-9. 0mm。所述的通孔4橫截面積為1 μ m2-1000000 μ m2。所述的人的視野范圍5直徑為10mm-14mm。所述的人的視野范圍5曲率半徑為7. Omm-8. 5mm。所述的角膜接觸鏡結構層的外部輪廓6直徑為15mm-50mm。本實施例的工作原理為如圖1所示，本裝置為三層結構，角膜接觸鏡結構層1作為支撐結構與眼球直接接觸。電極電路層2包括特定分布的電極7與連接電路8。角膜接觸鏡覆蓋層3覆蓋除通孔與電極點以外的角膜接觸鏡結構層表面，便于電極點把電刺激加載在眼輪匝肌上。如圖2所示，本裝置人的視野范圍5之內與正常的角膜接觸鏡結構層沒有明顯區(qū)別，特別之處在于在人的視野范圍5與角膜接觸鏡結構層的外部輪廓6之間利用微加工技術添加了電極電路。本裝置在佩戴到人的眼睛中時，利用連接電路8把特定的電刺激信號通過電極點 9加載到眼輪匝肌上，引發(fā)眼輪匝肌的規(guī)律運動，完成眼睛閉合動作。附圖中僅給出了一路電刺激(連接電路8)，但是，電刺激信號可以根據(jù)需要，采用一路輸入或者幾路輸入，以達到電刺激的最佳效果。如表1所示，本實施例的實際應用要求所用尺寸如表所示。表1角膜接觸鏡結構層電極的一組典型設計參數(shù)
權利要求
1.一種面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征在于，包括依次設置并組成復合結構的角膜接觸鏡結構層、電極電路層和角膜接觸鏡覆蓋層以及貫穿復合結構的通孔，角膜接觸鏡結構層與眼球直接接觸，電極電路層的四周肉眼視野范圍外設有連接電路和與之相連的電極點。
2.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的角膜接觸鏡覆蓋層覆蓋于角膜接觸鏡結構層上除通孔與電極點以外位置。
3.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的連接電路由電極和連接線組成。
4.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的角膜接觸鏡結構層的直徑X厚度為10X0. lmm-50Xlmm ；曲率半徑為6. 5mm-9. 0mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的電極電路層中連接線寬為IOnm-IOOO μ m;電極點的橫截面積為Iym2-IOOOO μ m2。
6.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的電極電路層中，僅電極點與肉眼眼瞼直接接觸并參與刺激。
7.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的角膜接觸鏡覆蓋層的直徑χ厚度為10X0. lmm-50X Imm ；曲率半徑為6. 5mm_9. 0mm。
8.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的通孔橫截面積為1 μ m2-1000000 μ m2。
9.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的人的肉眼視野范圍直徑為10mm-14mm ；曲率半徑為7. Omm-8. 5mm。
10.根據(jù)權利要求1所述的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，其特征是，所述的角膜接觸鏡結構層的外部輪廓直徑為15mm-50mm。
全文摘要
一種醫(yī)用器械技術領域的面向面癱康復的角膜接觸鏡式柔性微電極，包括依次設置并組成復合結構的角膜接觸鏡結構層、電極電路層和角膜接觸鏡覆蓋層以及貫穿復合結構的通孔，角膜接觸鏡結構層與眼球直接接觸，電極電路層的四周肉眼視野范圍外設有連接電路和與之相連的電極點。本發(fā)明操作簡便，無需外科手術，是一種有效解決眼輪匝肌閉合困難的方案。
文檔編號A61N1/36GK102178998SQ20111011028
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權日2011年4月29日
發(fā)明者劉景全, 康曉洋, 楊春生, 田鴻昌 申請人:上海交通大學