[發明專利]基于液態金屬微流道的注射式微針電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201610634019.0
• 申請日: 2016-08-04
• 公開（公告）號: CN107684417A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 國瑞;盛磊;鄧中山;蔡昌禮;劉靜
• 申請（專利權）人: 云南科威液態金屬谷研發有限公司
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04;A61B5/00;A61N1/05;A61L31/06;A61L31/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

本發明提供一種基于液態金屬微流道的注射式微針電極及其制備方法，所述注射式微針電極包括柔性聚合物微針管(1)、柔性聚合物微流道(2)、液態金屬(3)、金屬連接片(4)、硅膠軟管(5)和微注射泵(6)等部分。本發明兼顧液態金屬在流動性和導電性方面的優勢，首次將其用于注射式微針電極的制備，而且柔性聚合物微流道的應用為注射式微針電極陣列的制備提供便利，可以實現對多個位點的生理信號檢測和電刺激。本發明采用微注射泵的方式將液態金屬注射到微流道中，最終進入微針管內形成液態金屬微電極或電極陣列，相比于傳統的固體金屬微針電極具有柔性高、可注射以及制作工藝簡單，成本低廉等優點。

技術領域

本發明涉及醫用材料領域，具體地說，涉及一種基于液態金屬微流道的注射式微針電極及其制備方法。

背景技術

中樞神經系統是人體中最復雜的生理系統之一，承載著多種重要的生理功能。一方面，人們對神經系統的研究往往通過檢測中樞神經系統的生理電信號，從而進一步推斷神經系統的各種行為；另一方面，對神經系統施加特定的電刺激信號可以對神經系統進行調控，用以治療相關的神經系統疾病，例如，對大腦深部進行電刺激在一定程度上可以減輕帕金森病甚至是阿爾茨海默病的癥狀。近些年來，隨著人們對腦科學認識的加深以及電子技術的進步，通過人造電子神經植入物治療中樞神經系統疾病的方法開始在生物醫學領域得到廣泛應用。對中樞神經系統的電刺激往往需要多根電極組成的微電極陣列，而對于腦深部的神經電刺激則需要微針電極陣列。

目前的微針電極陣列多采用微加工技術在硅板表面刻蝕出相應的微針電極，或將極細的金屬絲固定在硅板上作為微針電極。隨著研究的深入，人們發現直接將電極植入人體內在短時間內具有很好的使用效果，但是隨著時間的推移，電極會逐漸失去作用。有研究表明，造成這種現象的主要原因在于腦組織對植入物的免疫反應。一方面是電極材料本身與腦組織之間存在免疫反應；另一方面是電極在插入腦部的過程中對腦組織造成機械性損傷。為解決上述問題，目前的研究重點在于改善微針電極機械性能，采用柔性電極材料取代傳統的堅硬金屬絲，如高分子導電材料等。而且，中樞神經系統植入物一般通過手術植入人體，而電極的取出則需要進行二次手術，容易造成二次傷害。此外，用于神經信號檢測或電刺激的電極往往采用鉑金一類的貴金屬材料，因而成本較高，且造成資源的浪費。

液態金屬是一類熔點較低的金屬或合金，如常見的金屬汞。金屬汞具有很強的毒性，因而很難應用于生物醫學領域。其他類型的液態金屬，如鎵基合金和銦基合金等材料在常溫下也可以保持液態，而且具有金屬的導電性和導熱性，重要的是，此類合金生物毒性較低，可以用于生物醫學領域，例如有研究將鉍銦錫合金用于制造新型的合金骨水泥，將液態金屬用于斷裂外周神經的重新連接等。

發明內容

本發明針對目前微針電極存在的問題和不足，提出了一種基于液態金屬微流道的注射式微針電極及其制備方法。

為了實現本發明目的，本發明提供的基于液態金屬微流道的注射式微針電極，包括柔性聚合物微針管1、柔性聚合物微流道2、液態金屬3、金屬連接片4、硅膠軟管5和微注射泵6；

所述柔性聚合物微針管1呈圓錐形，沿其中軸線是內徑為1-500微米的空心圓管，將其尖端作為電極端，另一端為非電極端；

所述柔性聚合物微流道2與所述柔性聚合物微針管1垂直連接，所述柔性聚合物微流道2是指內部設有一條通道的長方形硅片，硅片厚度為1-2mm，該通道的一個端口設置在所述長方形硅片的橫截面中央，在該端口內插入所述硅膠軟管5，通過硅膠軟管與所述微注射泵6連接；該通道沿著與所述長方形硅片長邊平行的中軸線設置，通道的另一端與所述柔性聚合物微針管1的空心圓管連通；

所述金屬連接片4呈U形，位于所述柔性聚合物微流道2和所述硅膠軟管5的接口處，一端插入微流道內，另一端暴露在微流道的硅片表面，用于與檢測儀器相連；

所述微注射泵6內填充液態金屬3，使用時將液態金屬3通過硅膠軟管5注射到柔性聚合物微流道2內，再由微流道進入柔性聚合物微針管1內，最終到達頂端，形成電極端。