[發明專利]一種基于液態金屬的人工耳蝸電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201610534724.3
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN106182975B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 國瑞;劉靜
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B32B3/30
• 分類號: B32B3/30;B32B3/24;B32B1/06;B32B37/12;A61N1/36;A61N1/05
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種基于液態金屬的人工耳蝸電極，其特征在于，該電極包括呈三角形的上下兩層柔性聚合物薄膜，封裝在兩層柔性聚合物薄膜之間的液態金屬以及多個電極觸點；該呈三角形的柔性聚合物薄膜卷曲形成呈三角圓錐體的電極；

所述的下層柔性聚合物薄膜包括薄膜體，在該薄膜體上設置的多組凹槽和多組連接端口，該薄膜體為等腰三角形，多組凹槽與薄膜體的一斜邊同向均勻間隔分布，每組凹槽構成一條液態金屬微流道，每條液態金屬微流道末端設有連接端口與薄膜體的底邊垂直，每條液態金屬微流道的首端與設置在薄膜體斜邊的電極觸點相連；上層柔性聚合物薄膜為等腰三角形薄膜體，沿該薄膜體一斜邊內側均勻間隔分布多個通孔；上層薄膜體的每個通孔與下層薄膜體的每個電極觸點一一對應。

2.如權利要求1所述的人工耳蝸電極，其特征在于，所述的呈三角形的柔性聚合物薄膜為聚二甲基硅氧烷(PDMS)彈性高分子材料。

3.如權利要求1或2所述的人工耳蝸電極，其特征在于，所述的封裝在柔性聚合物薄膜之間的液態金屬為在常溫下保持液體形態的鎵銦合金。

4.如權利要求3所述的人工耳蝸電極，其特征在于，在該鎵銦合金中還加入錫、鋅、鉍中的任一種，或更改鎵銦合金的金屬含量配比，產生適用于不同溫度環境的液態金屬。

5.如權利要求1所述的人工耳蝸電極，其特征在于，所述的電極觸點由液態金屬硅膠混合物構成，該混合物由液態金屬微滴噴涂在尚未固化的硅膠聚合物中，攪拌均勻制得。

6.如權利要求1所述的人工耳蝸電極的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

1)制備柔性聚合物薄膜；

2)在步驟1)制得的柔性聚合物薄膜中注入液態金屬及液態金屬硅膠混合物，并將薄膜卷曲制得人工耳蝸電極；

所述的步驟1)具體包括：

1-1)制備下層柔性聚合物薄膜：

在一塊平整的硅片表面均勻旋涂一層感光膠，使用光刻技術對感光膠層進行圖案化處理，即將事先設計的帶有微流道圖案的遮光膠片放置在感光膠的上表面；使用紫外光對其進行照射30分鐘，取下遮光膠片使用顯影劑對感光膠進行沖洗；沖洗干凈后，將硅橡膠預聚物與固化劑以10:1的質量比混合，并將該混合溶液均勻涂抹在感光膠表面后，將該感光膠置于75℃的加熱箱中加熱一小時，待混合溶液固化成膜后，將其揭下則形成具有微流道結構的下層柔性聚合物薄膜；

1-2)制備上層柔性聚合物薄膜：

將步驟1-1)配置的硅橡膠預聚物與固化劑混合溶液均勻涂抹在另一塊硅片上，將該硅片放置在75℃的加熱箱中加熱一小時，待混合溶液固化成膜后，將其揭下則形成上層柔性聚合物薄膜；使用打孔器在該上層柔性聚合物薄膜上打出多個通孔；

1-3)將步驟1-2)制得的上層柔性聚合物薄膜和步驟1-1)制得的下層柔性聚合物薄膜使用等離子鍵合的方法鍵合。

7.如權利要求6所述的人工耳蝸電極的制備方法，其特征在于，所述的步驟2)具體包括：

將步驟1-3)鍵合成型的柔性聚合物薄膜剪切成三角形，并將三角形底邊的微流道連接端口切開，使其與外界環境相通；使用注射器把液態金屬由微流道連接端口處注入微流道內，并完全充滿流道；使用注射器抽取液態金屬硅膠混合物注射到上層柔性聚合物薄膜的通孔中構成電極觸點；在制作完成的柔性聚合物薄膜下表面涂抹一層粘性膠水，從沒有電極觸點的斜邊開始向上卷起該三角形薄膜的斜邊，使每一層薄膜緊密貼合，卷曲成三角圓錐體結構，多個電極觸點分布在三角圓錐體最外層邊緣，多個流道連接端口集中在三角圓錐體的底面，形成人工耳蝸電極。

8.如權利要求6所述的人工耳蝸電極的制備方法，其特征在于，步驟1-3)所述的等離子鍵合具體包括：

將上層柔性聚合物薄膜和下層柔性聚合物薄膜貼合在一起，放入PDMS芯片等離子鍵合機中；首先對等離子鍵合機的腔體進行抽真空處理；之后使用氧氣反復沖洗，排除其余氣體；關閉氧氣流，把真空腔抽真空到真空度為13.3～40Pa；加高壓1400～2000V使真空腔內的氧氣起輝，對薄膜表面進行氧等離子體轟擊，即可完成對薄膜的鍵合。