專利名稱：一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)信號檢測領(lǐng)域，尤其是一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列。
背景技術(shù)：
視網(wǎng)膜位于眼球后壁，是光敏感區(qū)，包含光敏單元視桿細胞和視錐細胞。視神經(jīng)將光刺激到視桿細胞和視錐細胞產(chǎn)生的電信號傳導(dǎo)到大腦進行視覺處理。在視網(wǎng)膜病變情況下，老年性黃斑變性(AMD)和視網(wǎng)膜色素變性(RP)視錐細胞和視桿細胞發(fā)生不同程度的退化，造成視力減退或失明；然而，視神經(jīng)卻沒有受到損壞，仍然可以將視網(wǎng)膜的電信號傳輸給大腦。因此，通過對視網(wǎng)膜尚未損毀的部分給于適當?shù)拇碳?，可以使患者的視力得到改善或恢?fù)。視網(wǎng)膜假體(Retinal Prothesis)是針對上述視網(wǎng)膜疾病，通過植入視網(wǎng)膜，刺激尚存的視桿細胞和視錐細胞，使光信息在大腦形成。視網(wǎng)膜假體的電極陣列不僅能夠產(chǎn)生電刺激，而且它可以決定視覺圖像的分辨率和視野?，F(xiàn)有的視網(wǎng)膜假體通常采用各向同性排列I、正方形排列的刺激電極陣列，其通過引出線部分將電極刺激點引出，以便用外部刺激大道刺激視網(wǎng)膜相應(yīng)部位，其在水平方向和豎直方向提供同樣的視野和分辨率；2、六角形蜂窩狀排列的電極陣列，該排列方式采用不同的刺激方式，使得電極參數(shù)在同樣的條件下，可以提供比正方形電極排布方式更高的分辨率，其在水平方向與豎直方向的視野也是一致的；3、弧形襯底的電極陣列，該電極陣列將電極襯底制作成分段式，然后組裝、固定，其在水平與豎直方向的視野比前兩種寬一些。上述的電極陣列排布方法，都存在著不同程度的問題I、正方形排列的刺激電極陣列，雖然在水平和垂直方向都能獲得相等的視覺范圍，但在同等數(shù)量的電極情況下，分辨率在水平與豎直方向等同。2、六角形蜂窩狀排列的電極陣列，與正方形排列的刺激電極陣列相似，同樣局限到水平方向的視野，不能使水平方向獲得更高的分辨率。3、弧形襯底的電極陣列，是依照視網(wǎng)膜的天然弧度，將電極陣列的襯底進行分割，在植入視網(wǎng)膜時，需要進行拼接、固定后使合成的電極陣列呈球面弧型，該電極陣列雖然在水平方向和垂直方向都能獲得更寬的視野，但是，這種視網(wǎng)膜假體的加工制作和植入難度太聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、能夠提供水平方向較寬視野且易于加工和植入的寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，包括依次連接的電極陣列部分、電極陣列引出部分和外接電刺激點陣部分，所述的電極陣列部分由柔軟聚酯襯底、刺激電極陣列構(gòu)成，刺激電極陣列嵌入在柔軟聚酯襯底上，刺激電極陣列呈矩形且水平方向的長度大于垂直方向的長度，在柔軟聚酯襯底設(shè)有固定孔；電極陣列弓I出部分由柔軟聚酯襯底及嵌入在其上的電極引線構(gòu)成；所述的外接電刺激點陣部分由外接電刺激部分襯底及外接刺激點陣構(gòu)成，夕卜接刺激點陣嵌入在柔軟聚酯襯底上，刺激電極陣列通過電極引線與外接刺激點陣相連接。而且，所述的刺激電極陣列由水平方向和垂直方向等距排列的電極點構(gòu)成，每個電極點與電極引線相連接。而且，所述的外接刺激點陣由外接刺激點構(gòu)成并沿外接電刺激部分襯底的邊緣設(shè)置，所述的外接刺激點與電極引線相連接。而且，所述的刺激電極陣列由三角形等距離排列的電極點構(gòu)成，每個電極點與電極引線相連接。而且，所述的外接刺激點陣由外接刺激點構(gòu)成并沿外接電刺激部分襯底呈陣列設(shè)置，所述的外接刺激點與電極引線相連接。 而且，所述的刺激電極陣列中的電極點與外接電刺激點的給入方式為三角形刺激方式，或六角形刺激方式。而且，所述的電極引線為沿電極陣列引出部分的襯底單層分布，或雙層分布或多層分布。而且，所述的電極引線由一組細微金屬線構(gòu)成。而且，所述的固定孔設(shè)置在柔軟聚酯襯底的四個頂角處。而且，所述的電極陣列部分、電極陣列引出部分與外接電刺激點陣部分一體制成，其厚度不大于20 μ m ;刺激電極陣列水平方向長度為5mm，垂直方向的長度為3mm。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明采用基本呈矩形排列且水平方向大于垂直方向長度的電極陣列，該電極陣列部分參照了視錐細胞的參數(shù)，使得電極刺激能夠引起視錐細胞的反應(yīng)，最終產(chǎn)生的視皮層映像達到一定的分辨率，將電極陣列植入視網(wǎng)膜后，在水平方向可以刺激更多的視錐細胞和視桿細胞，從而提供水平方向較寬的視野，同時，不會增加刺激電極陣列加工的難度。


圖I為本發(fā)明的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的另一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的刺激信號與接收信號的電極位置關(guān)系示意圖，其中圖3-1是三角形刺激方式的電極位置關(guān)系示意圖，圖3-2是六角形刺激方式的電極位置關(guān)系示意圖；圖4為寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列的一種植入方法示意圖；圖5為寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列的另一種植入方法示意圖；圖6為本發(fā)明的工作原理示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，如圖I及圖2所示，包括依次連接的電極陣列部分、電極陣列引出部分和外接電刺激點陣部分，電極陣列部分、電極陣列引出部分與外接電刺激點陣部分一體制成，避免了銜接的復(fù)雜工藝，其厚度不大于20 μ m。下面對電極陣列部分、電極陣列引出部分和外接電刺激點陣部分分別進行說明
在圖I所示的實施例中，電極陣列部分由具有生物相容性的柔軟聚酯襯底l_a、刺激電極陣列ι-b構(gòu)成，刺激電極陣列嵌入在柔軟聚酯襯底上上，刺激電極陣列由水平方向和垂直方向等距排列的電極點Ι-c構(gòu)成，刺激電極陣列呈矩形且水平方向的長度大于垂直方向的長度，其水平方向長度為5mm，垂直方向的長度為3mm，這種電極排列方式使得電極陣列不僅可以刺激中心部位的視錐細胞和視桿細胞，還可以刺激中心區(qū)左、右的視錐細胞和視桿細胞。每個電極點通過一根引出線連接到電極陣列引出部分上，在柔軟聚酯襯底的四個頂角處分別設(shè)有固定孔ι-d，在電極陣列部分植入視網(wǎng)膜后，通過在固定孔處打入視網(wǎng)膜固定釘可將電極陣列部分固定在視網(wǎng)膜表面上。所述的電極陣列引出部分由具有生物相容性的柔軟聚酯襯底Ι-e及其表面嵌入的電極引線構(gòu)成，電極引線由一組細微金屬線構(gòu)成，這些金屬線之間的間距在設(shè)置時充分考慮刺激電流強度，以避免在引線之間產(chǎn)生電路串擾。這些細微金屬線分別與電極陣列部 分上的電極點及外接電刺激點陣部分的刺激點相連，能夠?qū)⑼獠侩姶碳c陣部分的電刺激信號傳導(dǎo)到電極陣列部分的電極點上。本發(fā)明的電極引線可以為沿襯底單層分布，也可以雙層分布或多層分布。所述的外接電刺激點陣部分由外接電刺激部分襯底l_f及其表面設(shè)置的外接刺激點陣Ι-g構(gòu)成，外接刺激點陣Ι-g由以不同排列方式嵌入的刺激點Ι-h構(gòu)成，這些刺激點為微金屬點并分別與電極陣列引出部分的微細金屬線相連；外接刺激點陣沿襯底的邊緣設(shè)置，這種排布方式便于單排引出接口的制作。外部施加的電刺激信號直接作用在外加電刺激點陣，通過與刺激點相連接的電極引線傳導(dǎo)到植入部分電極陣列，從而將電刺激作用到視網(wǎng)膜上。在圖2所示的實施例中，電極陣列部分由具有生物相容性的柔軟聚酯襯底2_a、刺激電極陣列2-b構(gòu)成，刺激電極陣列嵌入在柔軟聚酯襯底上上，刺激電極陣列內(nèi)的電極點排列基本呈矩形，且水平方向的長度大于垂直方向的長度的長度，刺激電極陣列中的單個電極點2-c的排列方式為三角形等距離排列，每個電極點通過一根引出線連接到電極陣列引出部分上，在柔軟聚酯襯底的四個頂角處分別設(shè)有固定孔2-d。電極陣列引出部分2-e與圖I給出的實施例完全相同；外接電刺激點陣部分(外接電刺激部分襯底2-f、外接刺激點陣2-g、刺激點2-h)與圖I給出的實施例結(jié)構(gòu)基本相同，兩者的區(qū)別是外接刺激點陣沿襯底呈陣列設(shè)置，這種排布方式便于多排引出接口的制作。對于圖2給出的刺激電極陣列，其電極點與外接電刺激點的給入方式可以是三角形刺激方式，圖3-1所示，也可以是六角形刺激方式，如圖3-2所示。所述的三角形刺激方式是電刺激施加到一個電極上，與其相鄰的兩個電極接收刺激信號；所述的六角形刺激方式是電刺激施加到一個電極，與其相鄰的六個電極接收刺激信號，這兩種刺激方式的引入，使得本寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列不僅可在水平方向提供更寬的視野，還可以在同樣電極數(shù)量的情況下，提高寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列的分辨率。寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列可以植入到視網(wǎng)膜上，如圖4所示，寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列4-a需要通過鞏膜上的切口 4-b植入視網(wǎng)膜，當寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列4-a展開植入時，切口 4-b應(yīng)與4-a的寬度相等，或者稍微大于4-a的寬度。由于寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列的電極陣列部分采用生物相容性的柔性襯底制成，因此植入視網(wǎng)膜的電極陣列部分可以卷曲。如圖5所示，由于寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列5-a可以被卷曲成圓筒狀，卷曲后的周長為寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列的寬度；當寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列呈卷曲狀植入時，鞏膜上的切口 5-b長度僅為寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列寬度的1/2或者稍微大于寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列寬度的1/2，當切口被撐開時，其周長5-c正好等于寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列的寬度。這樣，在寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列植入手術(shù)中，手術(shù)切口可以縮小到原來的1/2。寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列4-a或5-a被固定在視網(wǎng)膜上時，它可以沿它視網(wǎng)膜的曲度彎曲，達到很好的貼合度。植入視網(wǎng)膜的電極陣列部分，可以覆蓋的視網(wǎng)膜表面面積為15mm2 ο本發(fā)明的工作原理如圖6所示，外接電刺激點陣接收外加的電刺激信號并通過電極引線作用于刺激電極陣列，刺激電極陣列將外部的電刺激直接作用于視網(wǎng)膜。本發(fā)明刺激電極陣列排布方式為矩形，在不增加電極制作和電極植入難度的情況下，水平方向可以提供更寬的視野。
需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明并不限于具體實施方式
中所述的實施例，例如電極陣列排布方式，并不是唯一的，也可以是其他排布方式；電極點的直徑和電極間的間距也可以調(diào)整，如在中心位置密集一些，外圍疏一些，并與視神經(jīng)的排布規(guī)律一致；也可以根據(jù)制作工藝水平和實驗需要來改變電極的大小、間距和排布方式；固定孔的位置也可以根據(jù)實際要求來更改；凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
1.一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，包括依次連接的電極陣列部分、電極陣列引出部分和外接電刺激點陣部分，其特征在于所述的電極陣列部分由柔軟聚酯襯底、刺激電極陣列構(gòu)成，刺激電極陣列嵌入在柔軟聚酯襯底上，刺激電極陣列呈矩形且水平方向的長度大于垂直方向的長度，在柔軟聚酯襯底設(shè)有固定孔；電極陣列引出部分由柔軟聚酯襯底及嵌入在其上的電極弓I線構(gòu)成；所述的外接電刺激點陣部分由外接電刺激部分襯底及外接刺激點陣構(gòu)成，外接刺激點陣嵌入在柔軟聚酯襯底上，刺激電極陣列通過電極引線與外接刺激點陣相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的刺激電極陣列由水平方向和垂直方向等距排列的電極點構(gòu)成，每個電極點與電極弓I線相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的外·接刺激點陣由外接刺激點構(gòu)成并沿外接電刺激部分襯底的邊緣設(shè)置，所述的外接刺激點與電極引線相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的刺激電極陣列由三角形等距離排列的電極點構(gòu)成，每個電極點與電極弓I線相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的外接刺激點陣由外接刺激點構(gòu)成并沿外接電刺激部分襯底呈陣列設(shè)置，所述的外接刺激點與電極引線相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的刺激電極陣列中的電極點與外接電刺激點的給入方式為三角形刺激方式，或六角形刺激方式。
7.根據(jù)權(quán)利要I或2或4所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的電極弓丨線為沿電極陣列弓I出部分的襯底單層分布，或雙層分布或多層分布。
8.根據(jù)權(quán)利要7所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的電極引線由一組細微金屬線構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要I或2或4所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的固定孔設(shè)置在柔軟聚酯襯底的四個頂角處。
10.根據(jù)權(quán)利要I或2或4所述的一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其特征在于所述的電極陣列部分、電極陣列引出部分與外接電刺激點陣部分一體制成，其厚度不大于20μπι;刺激電極陣列水平方向長度為5mm，垂直方向的長度為3mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種寬視野視網(wǎng)膜微電極陣列，其主要技術(shù)特點是所述的電極陣列部分由柔軟聚酯襯底、視網(wǎng)膜刺激電極陣列構(gòu)成，刺激電極陣列嵌入在柔軟聚酯襯底上，刺激電極陣列呈矩形且水平方向的長度大于垂直方向的長度，在柔軟聚酯襯底設(shè)有固定孔；電極陣列引出部分由柔軟聚酯襯底及嵌入在其上的電極引線構(gòu)成；所述的外接電刺激點陣部分由外接電刺激部分襯底及外接刺激點陣構(gòu)成，外接刺激點陣嵌入在柔軟聚酯襯底上，刺激電極陣列通過電極引線與外接刺激點陣相連接。本發(fā)明采用呈矩形排列且水平方向大于垂直方向長度的電極陣列，在水平方向可以刺激更多的視錐細胞和視桿細胞，從而提供水平方向較寬的視野，同時，不會增加微電極陣列加工的難度。
文檔編號A61N1/36GK102921101SQ201210442929
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者謝小波, 徐圣普, 汪建濤, 胡勇, 崔紅巖, 馮莉 申請人:中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所, 天津醫(yī)科大學(xué)眼科中心