[發明專利]用于生物電記錄或電刺激的翹曲型柔性電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201810433460.1
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108751116B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 劉景全;郭哲俊
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00;A61B5/0478;A61N1/05
• 代理公司: 31317 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 徐紅銀

1.一種用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性電極，其特征在于，所述電極由頂層聚合物絕緣層、中間金屬層、底層聚合物絕緣層組成，所述中間金屬層位于所述頂層聚合物絕緣層、所述底層聚合物絕緣層之間，所述頂層聚合物絕緣層上開有小孔以露出金屬電極點，在所述頂層聚合物絕緣層、所述底層聚合物絕緣層上每個電極點的周圍設有溝槽，所述電極點通過該溝槽向整個電極平面以外的方向翹曲，使得電極整體形狀能根據具體與所貼附的生物組織形狀的貼合程度而改變，形成多路彈性的翹曲電極點。

2.根據權利要求1所述的用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性電極，其特征在于，所述溝槽，其形狀和尺寸依所述電極點的貼附性好壞以及電極適應具體的生物環境而改變，寬度為所述電極點頭部直徑的1/10～1/5，所述頂層聚合物絕緣層、所述底層聚合物絕緣層上的溝槽的形狀相同且位置重疊。

3.根據權利要求1所述的用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性電極，其特征在于，所述頂層聚合物絕緣層上的小孔，直徑為10～200微米，但最大不超過所述溝槽直徑。

4.根據權利要求1所述的用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性電極，其特征在于，所述中間金屬層由金屬粘附層和金屬導線層組成，所述金屬粘附層用于提高金屬導線層和電極底層聚合物絕緣層之間的結合力；所述金屬粘附層的材料選用鈦、鉻或鈦鎢合金，厚度為10～100納米；所述金屬導線層采用200～500納米的金或者鉑。

5.根據權利要求1所述的用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性電極，其特征在于，具有以下一種或多種特征：

-所述底層聚合物絕緣層、所述頂層聚合物絕緣層，材料選用非光敏型或光敏型聚酰亞胺，或無色透明的聚對二甲苯；

-所述底層聚合物絕緣層、所述頂層聚合物絕緣層，厚度范圍為2～25微米；

-所述電極中，與生物組織的貼附面由數個立體的彈性翹曲電極點組成記錄以及刺激面，翹曲電極點的個數及分布可根據需要進行調整。

6.一種用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性記錄電極的制備方法，其特征在于，包括：

S1：在襯底上沉積一層犧牲層；

S2：將犧牲層金屬清洗完畢后，在其上旋涂并圖形化得到底層聚合物絕緣層，在底層聚合物絕緣層上留有溝槽以便使電極點翹曲；

S3：在底層聚合物絕緣層上濺射或蒸發一層金屬粘附層和一層金屬層，旋涂正性光刻膠作為掩膜，經過前烘、曝光、顯影和后烘，采用離子束刻蝕或濕法刻蝕，得到圖形化的電極中間金屬電路層；

S4：在圖形化的金屬電路層上再旋涂并圖形化頂層聚合物絕緣層，頂層聚合物絕緣層除了有與底層聚合物絕緣層相同的溝槽外，在每個金屬電極點上還開有小孔以露出金屬電極點；

S5：使用腐蝕或溶解犧牲層的試劑，完成電極的釋放；

S6：使電極相應電極點翹曲形成立體結構。

7.根據權利要求6所述的用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性記錄電極的制備方法，其特征在于，所述S6，包括：

S601：將釋放下來的電極頭部沾去離子水，所述電極頭部是指具有電極點的一端；

S602：將所述電極頭部的電極點朝上貼附在管徑與電極頭部整體尺寸接近的細管上；

S603：選用直徑合適的剛性針狀物并固定兩端；

S604：在顯微鏡下將貼在細管上的電極貼近剛性針狀物并慢慢旋轉使得電極點被剛性針狀物挑起；

S605：將電極取下放置載玻片上，用沾水的柔性器件向翹曲一側輕輕擦拭電極點以增加翹曲高度和翹曲應力，并且多次向電極翹曲一側和/或相反方向擦拭直到所有電極點高度合適為止。

8.根據權利要求6所述的用于生物電記錄和電刺激的彈性翹曲型柔性記錄電極的制備方法，其特征在于，所述S6，包括：

利用不同材料產生應力、利用生物體溫度在電極內部產生熱應力的方式使得需要翹曲的部位達到所需求的翹曲程度。