[發明專利]神經剛柔結構微電極有效

申請號：	201110314330.4	申請日：	2011-10-17
公開（公告）號：	CN102499666A	公開（公告）日：	2012-06-20
發明（設計）人：	張文光;吳棟棟;羅云	申請（專利權）人：	上海交通大學
主分類號：	A61B5/04	分類號：	A61B5/04;A61N1/05
代理公司：	上海新天專利代理有限公司 31213	代理人：	張澤純
地址：	200240 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	神經結構微電極
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及的是一種生物醫學工程，特別是一種神經剛柔結構微電極。

背景技術

神經系統是一個開放的復雜的巨系統，對于神經系統的深入研究是人類最富挑戰的探索。幾個世紀以來人類一直在努力探索神經系統的奧秘，尋求治療神經疾患的有效手段。隨著人們對神經科學研究的深入，衍生了神經工程這樣一門學科，它是神經科學、材料科學、微電子技術以及信息科學的交叉學科，在揭示神經系統的工作機理以及神經疾病的治療和神經康復等方面具有重要意義。神經假體設備，如深部腦刺激器，應用神經微電極作為神經系統與外部設備的接觸界面。深部腦刺激是一種神經外科治療方案，即用電子信號來刺激大腦，多年以來，它已變成了一個非常成功的治療方法用來治療一些難治性疾病，例如慢性疼痛，帕金森病，震顫和肌張力障礙。

在神經工程系統中，最關鍵的部件就是神經-電子接口即微電極。它的功能主要表現為兩種形式：一種是將神經活動轉換為電信號被記錄下來進行分析研究；另一種是利用電信號激勵或抑制神經活動以實現功能性電刺激。

但是，微電極的植入會帶來多級反應，如導線的牽扯力、植入的基體材料發熱生物相容性，與腦膜的長期接觸，以及神經組織和植入電極間的相對微動等因素都可能導致組織包裹現象的產生。電極的剛度一般較大，植入電極相對神經組織硬度較高，以及周圍神經具有較大的活動度等特點，導致電極與神經間很難穩定的固定，二者界面間存在著微動，這比質地柔軟的縫線更容易對周圍的神經纖維造成機械性損傷，但損傷只局限于鄰近微電極的區域內。微動會產生應力集中，對神經纖維造成慢性機械性損傷，表現為神經纖維變細，出現神經纖維稀疏區，同時誘導纖維結締組織包裹，導致微電極的刺激和記錄性能下降，限制了微電極在人體周圍神經中長期留置。因此，植入式神經微電極最主要的局限是如何長期穩定地對神經進行記錄和刺激。提高微電極柔性，減小微動，對植入微電極的長期穩定性有著十分重要的意義。

經對現有技術文獻的檢索發現，Shih-Chang?Chuang;?Chang-Hsiao?Chen;?Huan-Chieh?Su等在Micro?Electro?Mechanical?Systems?(MEMS),?2010?IEEE?23rd?International?Conference?on?,?vol.,?no.,?pp.1003-1006,?24-28?Jan.?2010上撰文?Design?and?fabrication?of?flexible?neural?microprobe?for?three?dimensional?assembly（“三維柔性神經微電極的設計與制造”?第23屆IEEE國際會議）。該文中提出了一種新的微電極柔性設計的方法，即利用SU-8和聚對二甲苯等聚合物材料取代硅來作為基底材料。這種方法制備的微電極，其聚合物材料的低楊氏彈性模量特性雖然可以提高微電極柔性，有利于微電極與生物組織表面的粘附，但是卻因過于柔軟而不利于微電極的手術植入。另外，該文只從材料角度考慮如何提高微電極柔性，并沒有在微電極幾何結構方面提出合適的提高微電極柔性的改進方案。

發明內容

本發明的目的在于克服現有神經微電極結構的不足，提供一種神經剛柔結構微電極，該微電極具有較小的剛度、微電極植入所產生的微動更小，可減小微電極植入所產生的微動，減輕對神經細胞的損傷，提高微電極的可靠性，使微電極能夠長期穩定的在體內留置。

本發明的技術解決方案如下：

一種神經剛柔結構微電極，由柄部和桿部構成，所述的桿部是一根具有尖端的桿，該桿上設有電極位點，其特點在于：

所述的桿部是剛性材料制成的剛性結構和柔性材料制成的柔性結構相結合的結構，包括：

所述的桿為柔性結構構成，而所述的電極位點為剛性結構；

或所述的部桿與所述的柄部連接的一段桿為柔性結構；

或穿在剛性結構之間穿設柔性結構；

或所述的桿為剛性結構，在所述的桿為剛性結構上涂附一層柔性涂層材料。

或所述的桿部與所述的柄部連接的一段桿具有較小的直徑。

或所述的桿部具有鏤空結構。

所述的柔性結構的柔性材料是聚酰亞胺、苯并環丁烯、SU-8、聚二甲基硅氧烷和聚對二甲苯。