植入式神經(jīng)刺激與記錄的光電極及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種植入式神經(jīng)刺激與記錄的光電極及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光遺傳學(xué)，也稱光刺激基因工程，它是一種通過使用光學(xué)技術(shù)和遺傳技術(shù)來實(shí)現(xiàn)控制細(xì)胞行為的方法。光遺傳學(xué)技術(shù)克服了傳統(tǒng)的只用電刺激手段控制細(xì)胞或有機(jī)體活動的許多缺點(diǎn)，為神經(jīng)科學(xué)提供了一種變革性的研究手段。該技術(shù)方法通過特定波長的光刺激來控制表達(dá)了光敏感蛋白細(xì)胞的發(fā)放或抑制。目前，光遺傳學(xué)最流行的研究方法是由激光器或LED(Light Emitting D1de，發(fā)光二極管)光源發(fā)出一定波長的光，通過光纖傳輸?shù)綄?shí)驗(yàn)動物的大腦，通常為小鼠或大鼠。光遺傳學(xué)技術(shù)作為一個(gè)工具使動物神經(jīng)元產(chǎn)生神經(jīng)興奮，同時(shí)需要配合使用其他儀器及電極來觀察和記錄動物神經(jīng)元放電、行為變化和生理變化等。
[0003]目前，同類神經(jīng)調(diào)控策略多為通過金屬絲進(jìn)行電刺激或者通過由激光器作為發(fā)光源通過光纖進(jìn)行光刺激或者直接通過LED發(fā)光耦合光纖輸出。其中電刺激技術(shù)較為成熟，已經(jīng)成功應(yīng)用于帕金森等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療中，電刺激電極一般用金屬箔絲作為電極實(shí)現(xiàn);光刺激可以更為精準(zhǔn)的對特定的神經(jīng)元進(jìn)行刺激，在未來可能成為比電刺激更為有效的治療手段，但基于光纖的刺激有著發(fā)光面積有限，光源受限于外界激光發(fā)生器種類，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，不能很好的實(shí)現(xiàn)神經(jīng)環(huán)路多點(diǎn)刺激及核團(tuán)刺激等應(yīng)用場合要求；同時(shí)雖然目前也出現(xiàn)了少數(shù)基于發(fā)光二極管的光極，但其制作工藝較為復(fù)雜且價(jià)格高昂；另外，光刺激不具備電刺激及神經(jīng)信號記錄功能，如果需要記錄刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號，必須另外配置其他記錄電極及硬件系統(tǒng)使用，且該電極產(chǎn)品價(jià)格非常昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種植入式神經(jīng)刺激與記錄的光電極及其制造方法，通過在光電極的插入端設(shè)置產(chǎn)生電刺激和記錄所述電刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號的記錄觸點(diǎn)以及產(chǎn)生光刺激的發(fā)光部件、記錄觸點(diǎn)還用于記錄光刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號，從而形成光/電刺激并帶有多路記錄觸點(diǎn)于一體的光電極，通過一個(gè)光電極分別完成光/電刺激以及光/電刺激的神經(jīng)信號的記錄，簡化設(shè)備，節(jié)約材料，適用多部位電位測量，應(yīng)用廣泛。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明所述的植入式神經(jīng)刺激與記錄的光電極，包括:
[0007]支撐部件，其包括插入端，所述插入端設(shè)有產(chǎn)生電刺激和記錄所述電刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號的記錄觸點(diǎn)；以及，
[0008]發(fā)光部件，其位于所述插入端，用于產(chǎn)生光刺激；
[0009]其中，所述記錄觸點(diǎn)還用于記錄所述光刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號。
[0010]優(yōu)選的是，所述插入端的插入側(cè)沿插入方向呈梯形狀。
[0011]優(yōu)選的是，所述支撐部件包括上基板層、下基板層以及連接到所述上基板層與所述下基板層之間的屏蔽層;所述支撐部件還包括連接外接器的連接端；
[0012]其中，所述上基板層包括采集神經(jīng)信號的信號采集線、所述記錄觸點(diǎn)以及分別位于所述連接端的第一焊盤和第二焊盤;所述下基板層包括電源線；所述記錄觸點(diǎn)通過所述信號采集線連接到所述第一焊盤，所述發(fā)光部件通過所述電源線連接到所述第二焊盤。
[0013]優(yōu)選的是，所述連接端設(shè)有第一通孔，所述插入端設(shè)有第二通孔;所述第二焊盤通過所述第一通孔連接到所述電源線一端，所述電源線另一端通過所述第二通孔連接到所述發(fā)光部件。
[0014]優(yōu)選的是，所述插入端的插入側(cè)沿插入方向呈梯形狀。
[0015]優(yōu)選的是，至少一個(gè)所述記錄觸點(diǎn)和至少一個(gè)所述發(fā)光部件沿插入方向依次排列在所述插入端的插入側(cè);其中，至少一個(gè)所述記錄觸點(diǎn)沿垂直于插入方向依次排列在所述插入端的插入側(cè);至少一個(gè)所述發(fā)光部件沿插入方向依次排列在所述插入端的插入側(cè)。
[0016]優(yōu)選的是，一個(gè)所述記錄觸點(diǎn)與一個(gè)所述發(fā)光部件沿插入方向依次排列在所述插入端的插入側(cè);其中，一個(gè)所述記錄觸點(diǎn)產(chǎn)生電刺激、記錄所述電刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號以及記錄一個(gè)所述發(fā)光部件光刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號。
[0017]優(yōu)選的是，若干個(gè)所述記錄觸點(diǎn)與至少一個(gè)所述發(fā)光部件沿插入方向依次排列在所述插入端的插入側(cè);其中，若干個(gè)所述記錄觸點(diǎn)產(chǎn)生電刺激、記錄所述電刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號以及記錄至少一個(gè)所述發(fā)光部件光刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號。
[0018]優(yōu)選的是，若干個(gè)所述記錄觸點(diǎn)與至少一個(gè)所述發(fā)光部件沿插入方向依次排列在所述插入端的插入側(cè);其中，若干個(gè)所述記錄觸點(diǎn)包括產(chǎn)生電刺激和記錄所述電刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號的第一記錄觸點(diǎn)以及記錄至少一個(gè)所述光刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號的第二記錄觸點(diǎn)。
[0019]—種植入式神經(jīng)刺激與記錄的光電極的制作方法，包括以下步驟:
[0020]SI，在聚酰亞胺制成的下基板上方涂布一層環(huán)氧樹脂膠，在環(huán)氧樹脂膠上方貼合表面貼有一層光致抗蝕劑的銅箔，形成屏蔽層；
[0021]S2，利用掩膜進(jìn)行紫外線曝光，曝光區(qū)域是光電極屏蔽層的形狀，曝光之后用顯影液將未曝光區(qū)域去除；
[0022]S3，利用刻蝕液將裸露的銅箔去除，再利用強(qiáng)堿溶液將光致抗蝕劑去除，讓屏蔽層上方完全露出；
[0023]S4，在屏蔽層上方涂布環(huán)氧樹脂膠后，在環(huán)氧樹膠上方貼合聚酰亞胺制成的上基板層，從而形成光電極的支承部件；
[0024]S5，在光電極的支承部件上下表面貼合銅箔；
[0025]S7，對光電極的支承部件進(jìn)行鉆孔處理，形成第一通孔和第二通孔；
[0026]S6，用電鍍工藝分別在第一通孔和第二通孔的孔壁上鍍一層銅；
[0027]S7，按照步驟S1、步驟S2、步驟S3的方法進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移，在光電極支承部件的上表面和下表面形成所設(shè)計(jì)的信號采集線、電源線、第一焊盤以及第二焊盤；
[0028]S8，利用激光切割技術(shù)圍繞信號采集線、電源線、第一焊盤以及第二焊盤將上基板層和下基板層共同切割成光電極支承部件的形狀，將發(fā)光部件焊接在支承部件插入端的第二通孔;形成植入式神經(jīng)刺激與記錄的光電極。
[0029]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0030]I)通過在光電極的插入端設(shè)置產(chǎn)生電刺激和記錄所述電刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號的記錄觸點(diǎn)以及產(chǎn)生光刺激的發(fā)光部件、記錄觸點(diǎn)還用于記錄光刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號，從而形成光/電刺激并帶有多路記錄觸點(diǎn)于一體的光電極，通過一個(gè)光電極分別完成光/電刺激以及光/電刺激的神經(jīng)信號的記錄，簡化設(shè)備，節(jié)約材料；
[0031]2)插入端的插入側(cè)沿插入方向呈梯形狀，插入側(cè)呈梯形狀相當(dāng)于三角形去尖端，類似弧形設(shè)計(jì)，減少插入端插入時(shí)對神經(jīng)組織的傷害；
[0032]3)記錄觸點(diǎn)和發(fā)光部件沿插入方向依次排列在插入端;至少一個(gè)記錄觸點(diǎn)沿垂直于插入方向排列在所述插入端，可以提供至少一個(gè)電刺激或至少一個(gè)記錄光刺激產(chǎn)生的神經(jīng)信號；至少一個(gè)發(fā)光部件沿插入方向依次排列在插入端，可以提供至少一個(gè)或至少一種波長的光刺激。
[0033]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0034]圖1為