專(zhuān)利名稱(chēng)：柔性神經(jīng)束電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性神經(jīng)束電極，還涉及一種柔性神經(jīng)束電極的制備方法。
背景技術(shù)：
外周神經(jīng)斷傷極為常見(jiàn)，目前臨床上修復(fù)外周神經(jīng)斷傷的最常用的方法有兩種I、對(duì)于神經(jīng)缺損較大的情況，通常采用自體神經(jīng)移植的方法；2、對(duì)于神經(jīng)缺損較小的情況，通常采用端端縫合方法，將神經(jīng)外膜或神經(jīng)束外膜縫合。外周神經(jīng)多為混合神經(jīng)，神經(jīng)束包裹有連接不同運(yùn)動(dòng)單元的神經(jīng)纖維和各種感覺(jué)神經(jīng)纖維。盲目的對(duì)接可 能導(dǎo)致感覺(jué)神經(jīng)纖維與運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維的錯(cuò)接及扭曲，從而導(dǎo)致斷裂神經(jīng)的功能不能完全恢復(fù)或殘留一定的功能障礙，以致臨床效果欠佳。在術(shù)中快速準(zhǔn)確的鑒別斷傷神經(jīng)束中的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和感覺(jué)神經(jīng)是手術(shù)精細(xì)化的要求，只有使斷傷神經(jīng)遠(yuǎn)近兩端的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和感覺(jué)神經(jīng)準(zhǔn)確的對(duì)位，才能使患者術(shù)后肢體功能恢復(fù)最大化。目前國(guó)際上沒(méi)有任何一種簡(jiǎn)單、快速、直觀的鑒別方法能應(yīng)用于臨床，臨床醫(yī)生只能憑借經(jīng)驗(yàn)吻合斷傷神經(jīng)的兩端，手術(shù)結(jié)果過(guò)度依賴于醫(yī)生的臨床經(jīng)驗(yàn)。神經(jīng)再生具有選擇性，在神經(jīng)對(duì)接的兩斷端間留出供其選擇性再生的空間，將有利于神經(jīng)再生。采用神經(jīng)套管可以營(yíng)造出神經(jīng)再生的微環(huán)境，有利于外源性、內(nèi)源性因子或細(xì)胞發(fā)揮作用，促使神經(jīng)近端選擇性地長(zhǎng)入遠(yuǎn)端，實(shí)現(xiàn)斷裂神經(jīng)準(zhǔn)確的對(duì)接，從而促進(jìn)神經(jīng)功能的恢復(fù)。另外，采用神經(jīng)套管還能夠?qū)崿F(xiàn)兩斷端的固定。目前，用于神經(jīng)套管的材料主要分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是生物膜、靜脈、動(dòng)脈、神經(jīng)外膜管、透明質(zhì)酸管、羊膜等天然材料，另一類(lèi)是硅膠管、聚乙醇酸、聚羥基乙酸管等人工合成材料。臨床應(yīng)用表明，單純使用該物理性神經(jīng)套管，神經(jīng)修復(fù)速度不甚理想，長(zhǎng)時(shí)間的感覺(jué)或運(yùn)動(dòng)缺失會(huì)引起肌肉萎縮、關(guān)節(jié)攣縮畸形等。另外該物理性的套管無(wú)法在術(shù)中識(shí)別神經(jīng)束內(nèi)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和感覺(jué)神經(jīng)，也不具備信息采集的功能，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)斷傷修復(fù)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。適宜的電刺激可以有效地激活受損神經(jīng)元，引導(dǎo)和加速神經(jīng)的再生，神經(jīng)束電極在臨床上也被應(yīng)用于修復(fù)神經(jīng)斷傷。目前最常用的神經(jīng)束電極是穿刺式單通道針狀電極，該種電極可以刺透神經(jīng)束外膜達(dá)到神經(jīng)束內(nèi)部。一方面，它可以作為記錄電極，采集神經(jīng)束的電生理活動(dòng)信息，發(fā)送到外部電子設(shè)備進(jìn)行分析處理；另一方面，它可以作為刺激電極，通過(guò)其對(duì)神經(jīng)束施加功能電刺激，實(shí)現(xiàn)對(duì)外周神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控。這種電極的優(yōu)點(diǎn)是更接近目標(biāo)神經(jīng)細(xì)胞、植入方法簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是會(huì)造成神經(jīng)組織損傷，而且單純使用該電極無(wú)法實(shí)現(xiàn)斷裂神經(jīng)兩端的固定。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)的神經(jīng)套管和穿刺式單通道針狀電極存在的問(wèn)題，提供一種柔性神經(jīng)束電極。一種柔性神經(jīng)束電極，包括柔性基底、電極單元、電極引線、引線焊點(diǎn)及絕緣層，所述電極引線電連接所述電極單元和引線焊點(diǎn)，所述電極單元、電極引線及引線焊點(diǎn)共同組成電極組件，所述電極組件設(shè)于所述柔性基底上，所述絕緣層設(shè)于所述柔性基底上并覆蓋所述電極引線，所述電極單元用于電連接神經(jīng)束。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述柔性基底和絕緣層的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電極組件包括電極層，所述電極層的材質(zhì)為金、鈦、銅中的一種或多種。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電極組件還包括打底層和修飾層，所述電極層設(shè)于所述打底層上，所述修飾層設(shè)于所述電極層上；所述打底層的材質(zhì)為鈦、鉻，或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金；所述修飾層的材質(zhì)為鉬、銥， 或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金或化合物。還有必要提供一種柔性神經(jīng)束電極的制備方法。一種柔性神經(jīng)束電極的制備方法，包括下列步驟步驟一，在剛性基底上設(shè)置聚二甲基硅氧烷形成柔性基底；步驟二，在所述柔性基底上形成電極組件，所述電極組件包括引線焊點(diǎn)、用于電連接神經(jīng)束的電極單元、及電連接所述引線焊點(diǎn)和電極單元電極引線；步驟三，在所述柔性基底上設(shè)置覆蓋所述電極組件的聚二甲基硅氧烷形成絕緣層，并在所述絕緣層的電極單元和引線焊點(diǎn)位置處形成開(kāi)口，露出所述電極單元和引線焊點(diǎn)；步驟四，將所述柔性基底和剛性基底分離。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟二包括在所述柔性基底上淀積導(dǎo)電膜；在所述導(dǎo)電膜上光刻形成所述電極組件的光刻膠圖案；濕法刻蝕并去除所述光刻膠圖案，形成所述電極單元、電極引線以及引線焊點(diǎn)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟二包括制備一塊掩膜，在掩膜上形成所述電極組件的鏤空?qǐng)D案；將所述掩膜置于所述柔性基底上，形成緊密貼附；在所述柔性基底上淀積導(dǎo)電膜；移去所述掩膜，所述導(dǎo)電膜在掩膜移除后形成所述電極組件。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟二包括在所述柔性基底上光刻，形成所述電極組件的反轉(zhuǎn)光刻膠圖案作為第一光刻膠犧牲層；在所述柔性基底上淀積形成導(dǎo)電膜；去除所述第一光刻膠犧牲層，所述導(dǎo)電膜位于所述第一光刻膠犧牲層上的部分被一并剝離，形成所述電極組件。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟三包括在所述柔性基底上光刻，從而在所述電極單元和引線焊點(diǎn)表面形成第二光刻膠犧牲層；在所述柔性基底上設(shè)置聚二甲基硅氧烷形成所述絕緣層；去除所述第二光刻膠犧牲層，所述絕緣層位于所述第二光刻膠犧牲層上的部分被一并剝離，形成所述開(kāi)口。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二光刻膠犧牲層的厚度大于所述絕緣層的厚度。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟三包括采用激光切割或離子刻蝕的方法在絕緣層的電極單元和引線焊點(diǎn)位置進(jìn)行切割或腐蝕，直接去除電極單元和引線焊點(diǎn)表面的絕緣層，實(shí)現(xiàn)開(kāi)口。上述柔性神經(jīng)束電極，可以卷曲縫合后實(shí)現(xiàn)神經(jīng)套管的功能，為斷裂神經(jīng)的選擇性生長(zhǎng)提供空間保護(hù)。可以在術(shù)中通過(guò)對(duì)斷傷神經(jīng)束外周徑向的不同位置施加電刺激并記錄響應(yīng)情況，從而辨識(shí)神經(jīng)束斷傷面運(yùn)動(dòng)神經(jīng)和感覺(jué)神經(jīng)的分布情況，實(shí)現(xiàn)斷傷神經(jīng)兩端的精準(zhǔn)對(duì)接。還可以對(duì)斷裂神經(jīng)施加功能電刺激，加速斷裂神經(jīng)的生長(zhǎng)；或者通過(guò)對(duì)斷傷神經(jīng)兩端電生理信息的采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)鄠窠?jīng)的修復(fù)狀態(tài)。與目前臨床采用的穿刺式電極相比較，不會(huì)對(duì)目標(biāo)神經(jīng)束造成損傷。另外該電極材料由于具有良好的生物相容性，可用于長(zhǎng)期植入體內(nèi)，如果有需要,待患者康復(fù)后也可以通過(guò)手術(shù)取出電極。此外，該柔性神經(jīng)束電極除了用于斷傷神經(jīng)束的修復(fù)外，還可以通過(guò)獲取健康神經(jīng)束的神經(jīng)信息，用于神經(jīng)機(jī)器接口和殘疾人的假肢控制等。神經(jīng)機(jī)器接口通過(guò)獲取神經(jīng)元發(fā)放的電信號(hào)對(duì)其進(jìn)行解碼、分類(lèi)，進(jìn)而把分類(lèi)后的結(jié)果編碼成各種控制命令來(lái)控制外部設(shè)備如控制計(jì)算機(jī)、假肢或其他智能器械，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)信號(hào)對(duì)外部環(huán)境的控制。


圖I是一實(shí)施例中環(huán)繞式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極的示意圖；圖2是沿圖I所示虛線6的剖視圖； 圖3是沿圖I所示虛線7的剖視圖；圖4是一實(shí)施例中柔性神經(jīng)束電極的制備方法的流程圖；圖5是另一個(gè)實(shí)施例中柔性神經(jīng)束電極的制備方法的流程圖；圖6是再一個(gè)實(shí)施例中柔性神經(jīng)束電極的制備方法的流程圖；圖7是又一個(gè)實(shí)施例中柔性神經(jīng)束電極的制備方法的流程圖；圖8是一實(shí)施例中對(duì)折式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極的示意圖；圖9是沿圖8所示虛線15的剖視圖；圖10是沿圖8所示虛線16的剖視圖；圖11是一實(shí)施例中圖I所示環(huán)繞式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極作用于目標(biāo)神經(jīng)束的效果圖；圖12是另一實(shí)施例中圖I所示環(huán)繞式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極根據(jù)目標(biāo)神經(jīng)束尺寸卷曲而成的神經(jīng)套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是圖12所示的神經(jīng)套管作用于斷傷神經(jīng)束的效果圖；圖14是一實(shí)施例中圖8所示對(duì)折式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極作用于目標(biāo)神經(jīng)束的效果圖；圖15是另一實(shí)施例中圖8所示對(duì)折式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極根據(jù)目標(biāo)神經(jīng)束尺寸卷曲而成的神經(jīng)套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是圖15所示的神經(jīng)套管作用于斷傷神經(jīng)束的效果圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。圖I是一實(shí)施例中環(huán)繞式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極的示意圖，柔性神經(jīng)束電極包括柔性基底I、絕緣層2、電極單元3、電極引線4、以及引線焊點(diǎn)5。電極引線4電連接電極單元3和引線焊點(diǎn)5，一個(gè)電極單元3、一根電極引線4及一個(gè)引線焊點(diǎn)5共同組成一個(gè)電極組件。電極組件設(shè)于柔性基底I上，絕緣層2設(shè)于柔性基底I上并覆蓋電極引線4。電極單元3用于電連接目標(biāo)神經(jīng)束。電極單元3可以用于對(duì)神經(jīng)束施加電刺激，還可以用于采集神經(jīng)束的電生理信息。上述柔性神經(jīng)束電極的適用范圍較廣，既可以適用于正常神經(jīng)束，又可以適用于損傷(包括斷傷)的神經(jīng)束?？梢跃砬p合后實(shí)現(xiàn)神經(jīng)套管的功能，為斷傷神經(jīng)的選擇性生長(zhǎng)提供空間保護(hù)。可以對(duì)斷傷神經(jīng)束施加電刺激，辨別神經(jīng)束內(nèi)感覺(jué)神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)。還可以對(duì)斷傷神經(jīng)施加功能電刺激，加速損傷神經(jīng)的生長(zhǎng)；或者通過(guò)對(duì)斷傷神經(jīng)兩端電生理信息的采集，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)鄠窠?jīng)的修復(fù)狀態(tài)。在用于修復(fù)斷傷神經(jīng)束的情況下，該柔性神經(jīng)束電極可以作為刺激-記錄的雙向平臺(tái)，以斷傷神經(jīng)近端電極為刺激電極，遠(yuǎn)端電極為記錄電極，測(cè)量刺激-響應(yīng)曲線，以此評(píng)估斷傷神經(jīng)的修復(fù)狀態(tài)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，柔性基底I和絕緣層2的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane)o聚二甲基娃氧燒具有良好的柔韌性和形變能力及良好的生物相容性，并能保證柔性神經(jīng)束電極的微米尺度加工精度和空間分辨率。因此，采用聚二甲基硅氧烷作為柔性基底I和絕緣層2的材質(zhì)使得柔性神經(jīng)束電極具有良好的柔軟度和可拉伸度，既能保證電極與目標(biāo)神經(jīng)束形成良好的電接觸，又能避免在神經(jīng)束生長(zhǎng)過(guò)程中由于套管的剛性在神經(jīng)束內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而影響神經(jīng)束的自然生長(zhǎng)狀態(tài) 甚至造成損傷，也不會(huì)隨著神經(jīng)生長(zhǎng)擴(kuò)張而壓迫神經(jīng)。且柔性神經(jīng)束電極可以實(shí)現(xiàn)最小到微米尺度的加工精度和空間分辨率，電極陣列中的電極數(shù)量也可以根據(jù)需要增加，而不增加額外的制作成本。與穿刺式單通道針狀電極和在成型的硅橡膠套管內(nèi)壁上縫合上金屬絲作為電極形成的電極絲式袖帶電極比較起來(lái)，信息采集和電刺激調(diào)控的位點(diǎn)數(shù)、空間精細(xì)程度等都會(huì)有大幅提高。電極單元3、電極引線4及引線焊點(diǎn)5的材質(zhì)可以為金、鉬、鈦、銥、鉻、銅中的一種或幾種，或者包含金、鉬、鈦、銥、鉻、銅中的一種或幾種的合金或化合物。在其中一個(gè)實(shí)施例中，電極組件包括電極層，電極層的材質(zhì)為金、鈦、銅中的一種或多種。在另一個(gè)實(shí)施例中，電極組件還包括打底層和修飾層，電極層設(shè)于打底層上，修飾層設(shè)于電極層上。打底層的材質(zhì)為鈦、鉻，或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金。修飾層的材質(zhì)為鉬、銥，或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金或化合物。圖2是沿圖I所示虛線6的剖視圖，圖3是沿圖I所示虛線7的剖視圖。在該實(shí)施例中，電極單元3和引線焊點(diǎn)5暴露在外界，表面不設(shè)絕緣層2。電極組件的數(shù)量為20個(gè)，該柔性神經(jīng)束電極采用環(huán)繞式結(jié)構(gòu)，電極組件的引線焊點(diǎn)5排列成1*20的矩陣，電極單元3排列成2*10的矩陣。電極單元3用于實(shí)現(xiàn)柔性神經(jīng)束電極與目標(biāo)神經(jīng)束間的電連接，引線焊點(diǎn)5用于實(shí)現(xiàn)柔性神經(jīng)束電極與外部電路間的電連接，因此電極單元3和引線焊點(diǎn)5的上方開(kāi)口，不設(shè)置絕緣層2結(jié)構(gòu)。電極引線4夾于柔性基底I和絕緣層2中間，形成一個(gè)三明治結(jié)構(gòu)。圖4是一實(shí)施例中柔性神經(jīng)束電極的制備方法的流程圖，包括下列步驟SI 10，在剛性基底上設(shè)置聚二甲基硅氧烷形成柔性基底I。剛性基底可以選用玻璃、硅片等，主要起支撐的作用。在本實(shí)施例中，剛性基底采用硅片(可以為任意晶向)，并采用旋涂的方式將聚二甲基硅氧烷設(shè)置在硅片表面。其中改變?nèi)嵝曰譏厚度的方法主要有兩種一種是改變旋涂速度，另外一種是改變聚二甲基硅氧烷的濃度。S120，在柔性基底上形成電極單元3、電極引線4以及引線焊點(diǎn)5?！獋€(gè)電極單元3、一根電極引線4以及一個(gè)引線焊點(diǎn)5組成一個(gè)電極組件，電極引線4將電極單元3和引線焊點(diǎn)5電連接。電極組件的材質(zhì)為金、鉬、鈦、銥、鉻、銅中的一種或幾種，或者包含金、鉬、鈦、銥、鉻、銅中的一種或幾種的合金或化合物。在其中一個(gè)實(shí)施例中，電極組件至少包括電極層，電極層的材質(zhì)為金、鈦、銅中的一種或多種。在其中一個(gè)實(shí)施例中，電極組件還包括打底層和修飾層，電極層設(shè)于打底層上，修飾層設(shè)于電極層上。打底層的材質(zhì)為鈦、鉻，或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金。修飾層的材質(zhì)為鉬、銥，或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金或化合物。S130，在柔性基底I上設(shè)置覆蓋電極組件的聚二甲基硅氧烷形成絕緣層2，并在絕緣層2的電極單元3和引線焊點(diǎn)5位置處形成開(kāi)口，將電極單元3和引線焊點(diǎn)5露出。絕緣層2同樣可以通過(guò)旋涂的方法進(jìn)行設(shè)置，絕緣層2的厚度也可以通過(guò)改變旋涂速度或改變聚二甲基硅氧烷的濃度的方法進(jìn)行調(diào)整。S140，將柔性基底I和剛性基底分離。采用上述柔性神經(jīng)束電極的制備方法制備的柔性神經(jīng) 束電極，具有良好的尺寸適應(yīng)性，易于實(shí)現(xiàn)器件的歸一化設(shè)計(jì)。參見(jiàn)圖5，在另一個(gè)實(shí)施例中，柔性神經(jīng)束電極的制備方法具體包括下列步驟S111，在任意晶向的硅片上面旋涂聚二甲基硅氧烷作為柔性基底I。在本實(shí)施例中，柔性基底I厚度為100 U m。S121，在柔性基底I上淀積導(dǎo)電膜。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電膜包括打底層、設(shè)于打底層上的電極層及設(shè)于電極層上的修飾層。首先采用磁控濺射在柔性基底I上沉積一層鉻膜作為打底層，厚度為3nm ;然后在打底層上再鍍一層金膜作為電極層，厚度為40nm ;再采用電化學(xué)的方法在電極層的表面鍍上一層鉬黑作為修飾層。S123，在導(dǎo)電膜上光刻形成電極單元3、電極引線4以及引線焊點(diǎn)5的光刻膠圖案。S125，濕法刻蝕并去除光刻膠圖案，形成電極單元3、電極引線4以及引線焊點(diǎn)5。在本實(shí)施例中，先后通過(guò)金和鉻的腐蝕液來(lái)刻蝕導(dǎo)電膜，利用光刻膠對(duì)腐蝕的阻斷作用，保留電極組件的圖形部分，將其余部分的導(dǎo)電膜腐蝕掉?？涛g完成后去除光刻膠圖案，得到所需的電極組件。S131，在制備好微電極陣列3、電極引線4及引線焊點(diǎn)5的柔性基底I上旋涂聚二甲基硅氧烷作為絕緣層2。在本實(shí)施例中，絕緣層2的厚度為10 U m。S133，采用激光切割的方式去除電極單元3和引線焊點(diǎn)5表面的絕緣層2，實(shí)現(xiàn)開(kāi)□。S140，將柔性基底I和剛性基底分離。圖6是再一個(gè)實(shí)施例中柔性神經(jīng)束電極的制備方法的流程圖，其與圖5所示實(shí)施例的主要區(qū)別在于采用了剝離(lift-off)工藝，包括下列步驟S111，在任意晶向的硅片上面旋涂聚二甲基硅氧烷作為柔性基底I。在本實(shí)施例中，柔性基底I厚度為100 U m。S122，在柔性基底I上光刻形成電極單元3、電極引線4以及引線焊點(diǎn)5的反轉(zhuǎn)光刻膠圖案作為第一光刻膠犧牲層。S124，在柔性基底I上淀積形成導(dǎo)電膜。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電膜米用雙層結(jié)構(gòu)，第一層為打底層，材料為鈦，第二層為電極層，材料為金。淀積具體可以采用電子束蒸發(fā)的工藝，首先在柔性基底I上面淀積一層金屬鈦膜作為打底層，厚度為3nm，然后再淀積一層金膜作為電極層，厚度為40nm。。第一光刻膠犧牲層的厚度應(yīng)大于導(dǎo)電膜的厚度，以獲得較佳的剝離效果。S126，去除第一光刻膠犧牲層，導(dǎo)電膜位于第一光刻膠犧牲層上的部分被一并剝離，形成電極單元3、電極引線4以及引線焊點(diǎn)5。S132，在柔性基底I上光刻，從而在電極單元3和引線焊點(diǎn)5表面形成第二光刻膠犧牲層。S134，在柔性基底上設(shè)置聚二甲基硅氧烷形成絕緣層2。旋涂一層覆蓋電極單元3、電極引線4以及引線焊點(diǎn)5的聚二甲基硅氧烷作為絕緣層2，絕緣層2的厚度應(yīng)遠(yuǎn)低于第二光刻膠犧牲層的厚度，即第二光刻膠犧牲層應(yīng)采用厚型光刻膠。 S136，去除第二光刻膠犧牲層，絕緣層2位于第二光刻膠犧牲層表面的部分被一并剝離，形成開(kāi)口。S140，將柔性基底I和剛性基底分離。圖7是又一個(gè)實(shí)施例中柔性神經(jīng)束電極的制備方法的流程圖，包括下列步驟S111，在任意晶向的硅片上面旋涂聚二甲基硅氧烷作為柔性基底I。S127，準(zhǔn)備一塊掩膜板，掩膜的圖案為電極組件的鏤空?qǐng)D案。即掩膜的鏤空處與柔性神經(jīng)束電極上將要形成的電極組件的圖案一致。S128，將掩膜置于柔性基底上，形成緊密貼附，并在掩膜的阻擋下向柔性基底上淀積導(dǎo)電膜。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電膜是電極層，采用磁控濺射進(jìn)行鍍金形成該電極層，厚度為40nmoS129，移去掩膜，導(dǎo)電膜在掩膜移除后形成電極組件。S131，在制備好電極組件的柔性基底I上旋涂一層聚二甲基硅氧烷作為絕緣層2。在本實(shí)施例中，絕緣層的厚度為lOiim。S137，采用離子刻蝕的方法去除電極單元3和引線焊點(diǎn)5表面的聚二甲基硅氧烷，形成開(kāi)口。S140，將柔性基底和剛性基底分離。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S130是在柔性基底I上設(shè)置一層光敏感聚二甲基硅氧烷(photopatternable PDMS)形成絕緣層2,并將光敏感聚二甲基娃氧燒作為光刻膠進(jìn)行光亥IJ，在絕緣層2的電極單元3和引線焊點(diǎn)5位置處形成開(kāi)口，將電極單元3和引線焊點(diǎn)5露出。圖8是一實(shí)施例中對(duì)折式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極的示意圖，其與圖I所示實(shí)施例的主要區(qū)別在于電極組件的結(jié)構(gòu)不同。如圖8所示，柔性神經(jīng)束電極的橫截面為長(zhǎng)方形，由電極單元12、電極引線13及引線焊點(diǎn)14組成的電極組件包括設(shè)于柔性神經(jīng)束電極一側(cè)的第一電極組件和另一側(cè)的第二電極組件，第一電極組件和第二電極組件的引線焊點(diǎn)14分別靠近柔性神經(jīng)束電極的兩條對(duì)邊設(shè)置。在該實(shí)施例中，第一電極組件和第二電極組件各為10個(gè)，引線焊點(diǎn)14排布成2*10的矩陣。另外，在該實(shí)施例中，電極組件的材質(zhì)為鈦。柔性基底10和絕緣層11的結(jié)構(gòu)則與圖I所示實(shí)施例相似。圖9是沿圖8所示虛線15的剖視圖，圖10是沿圖8所示虛線16的剖視圖。如圖所示，電極單元12和引線焊點(diǎn)14暴露在外界，表面不設(shè)絕緣層11。需要指出的是，上述柔性神經(jīng)束電極的制備方法均同樣適用于制造圖8所示實(shí)施例中對(duì)折式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極。下面介紹柔性神經(jīng)束電極的使用方法圖11是一實(shí)施例中圖I所示環(huán)繞式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極作用于目標(biāo)神經(jīng)束的效果圖。在該實(shí)施例中，柔性神經(jīng)束電極的使用方法包括下列步驟I)將柔性神經(jīng)束電極直接纏繞目標(biāo)神經(jīng)束8，將電極單元3暴露的一面(即柔性神經(jīng)束電極設(shè)有絕緣層2的一面)面向并緊貼神經(jīng)束外膜，柔性神經(jīng)束電極設(shè)有柔性基底I的一面向外。該實(shí)施例中適用的神經(jīng)束可以是完整的神經(jīng)束，也可 以是損傷的神經(jīng)束，包括斷傷神經(jīng)束。對(duì)于斷傷神經(jīng)束，可以將柔性神經(jīng)束電極同時(shí)纏繞神經(jīng)束的兩個(gè)斷裂端，將兩斷裂端均包裹在其內(nèi)。2)將柔性神經(jīng)束電極與神經(jīng)束外膜縫合在一起，實(shí)現(xiàn)柔性神經(jīng)束電極與目標(biāo)神經(jīng)束8相對(duì)位置的固定，避免柔性神經(jīng)束電極展開(kāi)脫落，或在目標(biāo)神經(jīng)束8上滑動(dòng)?？p合位置9需避讓電極單元3、電極引線4及引線焊點(diǎn)5。對(duì)于斷傷神經(jīng)束，需要分別將神經(jīng)束的兩個(gè)斷裂端與柔性神經(jīng)束電極縫合在一起。圖12是另一實(shí)施例中圖I所示環(huán)繞式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極根據(jù)目標(biāo)神經(jīng)束尺寸卷曲而成的神經(jīng)套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是圖12所示的神經(jīng)套管作用于斷傷神經(jīng)束的效果圖。在該實(shí)施例中，柔性神經(jīng)束電極的使用方法包括下列步驟I)根據(jù)目標(biāo)神經(jīng)束19的外徑尺寸，將環(huán)繞式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極卷曲成神經(jīng)套管，其中神經(jīng)套管的內(nèi)徑需與目標(biāo)神經(jīng)束19的外徑尺寸相匹配，電極單元3暴露的一面作為套管內(nèi)側(cè)。2)將柔性神經(jīng)束電極按照卷曲好的神經(jīng)套管內(nèi)徑尺寸縫合固定?？p合位置18需避讓電極單元3、電極引線4及引線焊點(diǎn)5。3)將斷傷神經(jīng)束(即目標(biāo)神經(jīng)束19)的第一斷裂端21和第二斷裂端22分別從神經(jīng)套管的兩側(cè)置入，使其彼此相對(duì)?？梢栽趦蓴嗔讯酥g預(yù)留出供其再生的空間。4)將兩斷裂端的外膜分別與神經(jīng)套管縫合在一起，目的在于固定神經(jīng)套管和目標(biāo)神經(jīng)束19的相對(duì)位置，避免神經(jīng)束斷裂端從神經(jīng)套管內(nèi)滑出，該二次縫合的縫合位置20需避讓電極單元3、電極引線4及引線焊點(diǎn)5。上述柔性神經(jīng)束電極可以在使用前根據(jù)目標(biāo)神經(jīng)束的尺寸來(lái)調(diào)整卷曲而成的神經(jīng)套管的內(nèi)徑，因此與目前臨床采用的神經(jīng)套管相比，不需要事先加工固定好的套管的規(guī)格待使用時(shí)再?gòu)母鱾€(gè)規(guī)格的套管中選取，因此對(duì)于不同粗細(xì)的神經(jīng)束均有良好的泛用性。由于主體材料為聚二甲基硅氧烷，柔軟且易于穿透，因此易于縫合操作。圖14是一實(shí)施例中圖8所示對(duì)折式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極作用于目標(biāo)神經(jīng)束的效果圖。在該實(shí)施例中，柔性神經(jīng)束電極的使用方法包括下列步驟I)將柔性神經(jīng)束電極直接纏繞目標(biāo)神經(jīng)束8，將電極單元12暴露的一面(即柔性神經(jīng)束電極設(shè)有絕緣層11的一面)面向并緊貼神經(jīng)束外膜，柔性神經(jīng)束電極設(shè)有柔性基底10的一面向外。該實(shí)施例適用的神經(jīng)束可以是完整的神經(jīng)束，也可以是損傷的神經(jīng)束，包括斷傷神經(jīng)束。對(duì)于斷傷神經(jīng)束，可以將柔性神經(jīng)束電極同時(shí)纏繞神經(jīng)束的兩個(gè)斷裂端，將兩斷裂端均包裹在其內(nèi)。
2)將柔性神經(jīng)束電極與神經(jīng)束外膜縫合在一起，實(shí)現(xiàn)柔性神經(jīng)束電極與目標(biāo)神經(jīng)束8相對(duì)位置的固定，避免柔性神經(jīng)束電極展開(kāi)脫落，或在目標(biāo)神經(jīng)束8上滑動(dòng)。縫合位置17需避讓電極單元12、電極引線13及引線焊點(diǎn)14。對(duì)于斷傷神經(jīng)束，需要分別將神經(jīng)束的兩個(gè)斷裂端與柔性神經(jīng)束電極縫合在一起。圖15是另一實(shí)施例中圖8所示對(duì)折式結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極根據(jù)目標(biāo)神經(jīng)束尺寸卷曲而成的神經(jīng)套管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16是圖15所示的神經(jīng)套管作用于斷傷神經(jīng)束的效果圖。在該實(shí)施例中，柔性神經(jīng)束電極的使用方法包括下列步驟I)根據(jù)目標(biāo)神經(jīng)束19的外徑尺寸，將環(huán)繞式 結(jié)構(gòu)的柔性神經(jīng)束電極卷曲成神經(jīng)套管，其中神經(jīng)套管的內(nèi)徑與目標(biāo)神經(jīng)束19的外徑尺寸相匹配，電極單元12暴露的一面作為套管內(nèi)側(cè)。2)將柔性神經(jīng)束電極按照卷曲好的神經(jīng)套管內(nèi)徑尺寸縫合固定?？p合位置23需避讓電極單元12、電極引線13及引線焊點(diǎn)14。3)將斷傷神經(jīng)束(即目標(biāo)神經(jīng)束19)的第一斷裂端21和第二斷裂端22分別從神經(jīng)套管的兩側(cè)置入，使其彼此相對(duì)?？梢栽趦蓴嗔讯酥g預(yù)留出供其再生的空間。4)將兩斷裂端的外膜分別與神經(jīng)套管縫合在一起，目的在于固定神經(jīng)套管和目標(biāo)神經(jīng)束19的相對(duì)位置，避免神經(jīng)束斷裂端從神經(jīng)套管內(nèi)滑出，二次縫合的縫合位置24需避讓電極單元12、電極引線13及引線焊點(diǎn)14。另外，采用上述柔性神經(jīng)束電極可以區(qū)分?jǐn)鄠窠?jīng)束兩端的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維和感覺(jué)神經(jīng)纖維，便于實(shí)現(xiàn)斷傷神經(jīng)兩端的精準(zhǔn)對(duì)接。當(dāng)柔性神經(jīng)束電極橋接固定斷傷神經(jīng)束兩端時(shí)，斷裂神經(jīng)遠(yuǎn)端和近端都有一圈電極包裹。施加電刺激時(shí)，斷裂神經(jīng)近端產(chǎn)生感覺(jué)反應(yīng)，遠(yuǎn)端引起肌肉收縮反應(yīng)，因此對(duì)應(yīng)有感覺(jué)信號(hào)和肌肉收縮信號(hào)產(chǎn)生的電極所覆蓋的神經(jīng)束分別為感覺(jué)神經(jīng)束和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)束。從而達(dá)到區(qū)分兩斷裂端的感覺(jué)神經(jīng)束和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)束的目的。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種柔性神經(jīng)束電極，其特征在于，包括柔性基底、電極單元、電極引線、引線焊點(diǎn)及絕緣層，所述電極引線電連接所述電極單元和引線焊點(diǎn)，所述電極單元、電極引線及引線焊點(diǎn)共同組成電極組件，所述電極組件設(shè)于所述柔性基底上，所述絕緣層設(shè)于所述柔性基底上并覆蓋所述電極引線，所述電極單元用于電連接神經(jīng)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性神經(jīng)束電極，其特征在于，所述柔性基底和絕緣層的材質(zhì)為聚二甲基硅氧烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柔性神經(jīng)束電極，其特征在于，所述電極組件包括電極層，所述電極層的材質(zhì)為金、鈦、銅中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柔性神經(jīng)束電極，其特征在于，所述電極組件還包括打底層和修飾層，所述電極層設(shè)于所述打底層上，所述修飾層設(shè)于所述電極層上； 所述打底層的材質(zhì)為鈦、鉻，或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金； 所述修飾層的材質(zhì)為鉬、銥，或包含這兩種元素中的一種或兩種的合金或化合物。
5.一種柔性神經(jīng)束電極的制備方法，包括下列步驟 步驟一，在剛性基底上設(shè)置聚二甲基硅氧烷形成柔性基底； 步驟二，在所述柔性基底上形成電極組件，所述電極組件包括弓I線焊點(diǎn)、用于電連接神經(jīng)束的電極單元、及電連接所述引線焊點(diǎn)和電極單元電極引線； 步驟三，在所述柔性基底上設(shè)置覆蓋所述電極組件的聚二甲基硅氧烷形成絕緣層，并在所述絕緣層的電極單元和引線焊點(diǎn)位置處形成開(kāi)口，露出所述電極單元和引線焊點(diǎn)； 步驟四，將所述柔性基底和剛性基底分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性神經(jīng)束電極的制備方法，其特征在于，所述步驟二包括 在所述柔性基底上淀積導(dǎo)電膜； 在所述導(dǎo)電膜上光刻形成所述電極組件的光刻膠圖案； 濕法刻蝕并去除所述光刻膠圖案，形成所述電極單元、電極引線以及引線焊點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性神經(jīng)束電極的制備方法，其特征在于，所述步驟二包括 制備一塊掩膜，在掩膜上形成所述電極組件的鏤空?qǐng)D案； 將所述掩膜置于所述柔性基底上，形成緊密貼附； 在所述柔性基底上淀積導(dǎo)電膜； 移去所述掩膜，所述導(dǎo)電膜在掩膜移除后形成所述電極組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性神經(jīng)束電極的制備方法，其特征在于，所述步驟二包括 在所述柔性基底上光刻，形成所述電極組件的反轉(zhuǎn)光刻膠圖案作為第一光刻膠犧牲層； 在所述柔性基底上淀積形成導(dǎo)電膜； 去除所述第一光刻膠犧牲層，所述導(dǎo)電膜位于所述第一光刻膠犧牲層上的部分被一并剝離，形成所述電極組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性神經(jīng)束電極的制備方法，其特征在于，所述步驟三包括 在所述柔性基底上光刻，從而在所述電極單元和引線焊點(diǎn)表面形成第二光刻膠犧牲層； 在所述柔性基底上設(shè)置聚二甲基硅氧烷形成所述絕緣層； 去除所述第二光刻膠犧牲層，所述絕緣層位于所述第二光刻膠犧牲層上的部分被一并剝離，形成所述開(kāi)口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性神經(jīng)束電極的制備方法，其特征在于，所述第二光刻膠犧牲層的厚度大于所述絕緣層的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性神經(jīng)束電極的制備方法，其特征在于，所述步驟三包括 采用激光切割或離子刻蝕的方法在絕緣層的電極單元和引線焊點(diǎn)位置進(jìn)行切割或腐蝕，直接去除電極單元和引線焊點(diǎn)表面的絕緣層，實(shí)現(xiàn)開(kāi)口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柔性神經(jīng)束電極，包括柔性基底、電極單元、電極引線、引線焊點(diǎn)及絕緣層，電極引線電連接電極單元和引線焊點(diǎn)，電極單元、電極引線及引線焊點(diǎn)共同組成電極組件，電極組件設(shè)于柔性基底上，絕緣層設(shè)于柔性基底上并覆蓋電極引線，電極單元用于電連接神經(jīng)束。本發(fā)明還涉及一種柔性神經(jīng)束電極的制備方法。本發(fā)明的柔性神經(jīng)束電極，可以用于區(qū)分神經(jīng)干內(nèi)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)束和感覺(jué)神經(jīng)束；可以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)套管的功能，為斷傷神經(jīng)的生長(zhǎng)提供空間保護(hù)；可以對(duì)斷傷神經(jīng)施加功能電刺激，加速斷傷神經(jīng)的生長(zhǎng)；還可以通過(guò)采集斷傷神經(jīng)兩端電生理信息，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)鄠窠?jīng)的修復(fù)狀態(tài)。除此外它還能采集正常神經(jīng)束的神經(jīng)信息用于實(shí)現(xiàn)外部器械的智能控制。
文檔編號(hào)A61N1/05GK102764479SQ20121024388
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者于喆, 于玫, 張紅治, 謝雷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院