[發明專利]一種分層制造的可植入式柔性神經電極及其制備方法

有效

• 申請號: 202010151162.0
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111330148B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王瀚晨;李霖澤;姜長青;胡春華;李路明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61N1/05
• 分類號: A61N1/05
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 陳建

本發明涉及神經電極領域，尤其涉及一種分層制造的可植入式柔性神經電極及其制備方法，所述神經電極為一端封口、另一端開口、并且類似于試管狀的柔性中空圓柱結構，所述神經電極的管壁部分由內到外依次包括絕緣基底層、金屬圖案導電層、封裝絕緣層、若干連接觸點以及若干電極觸點；其中，所述連接觸點，位于所述神經電極的開口端并與所述金屬圖案導電層的上部端點接觸連通；所述電極觸點，位于所述封裝絕緣層表面、并與位于所述金屬圖案層的圖案分支部分的下部端點部分的焊盤接觸連通。本發明所得電極密封性好，制備得到的電極能夠為更復雜和更精細的檢測場景，滿足電極使用快速迭代的需求。

技術領域

本發明涉及神經電極領域，尤其涉及一種分層制造的可植入式柔性神經電極及其制備方法。

背景技術

神經電極是神經學研究中的熱點問題，是將神經元與外部電子設備連接起來的橋梁，通過神經電極我們可以測量到大腦皮層的電生理信號，包括局部場電位和動作電位，這對于腦科學的發展和腦疾病的診斷具有重大意義，比如癲癇、帕金森和阿爾茲海默病等。性能優異的神經電極需要具備以下兩個條件：

1、植入損傷小，降低腦組織對電極的排異反應；

2、能夠對于神經信號測量具有較高的時空分辨率。

目前，應用最廣的是硅基剛性神經電極，硅基神經電極具有較高的時空分辨率，能夠記錄到單個神經元的動作電位，但是硅基神經電極的力學性能與大腦皮層存在較大差異，容易在腦組織里產生微移動，引起較大的免疫反應，而且在電極周圍會產生大量膠質細胞，導致電極失效。

神經系統是人類的任務處理中心和指揮中樞，人類可以通過采集神經信號對神經系統活動進行分析，從而實現對假肢的控制，也可以通過電刺激神經細胞來治療帕金森、癲癇等腦部神經性疾病。

隨著微電子技術及材料科學的不斷進步，植入式神經電極向著柔性化、小型化、高精度及高密度化的趨勢發展，現階段高密度多通道的植入式神經電極通常是通過MEMS技術來實現加工制造，對于其密集且排列整齊規則的導線及觸點而言，利用掩膜版進行光刻是一種相對成熟且幾乎被默認的加工方式。光刻技術需要較高精度的掩膜版，然而掩膜版的制作需要復雜的電子束刻蝕，加工過程較慢，不利于電極的個性化設計及短周期迭代。

此外，光刻還需要將保留部分的光刻膠去除，通常利用有機溶劑濕法去膠或通過等離子體處理干法去膠。光刻雖然可以高精度加工出電子線路的圖形，但是其步驟卻是漫長且復雜的，此外其應用場景不僅限于二維平面，由于掩膜版加工及使用的限制，光刻很難應用于三維襯底并在其進行圖案印刷。

CN108853717A公開了一種柔性神經電極，所述柔性神經電極包括柔性襯底、柔性絕緣層以及位于柔性襯底和柔性絕緣層之間的導電層和磁性材料層；其中，導電層包括至少一條導電線，導電線包括互連導線以及分別位于互連導線兩端的記錄位點和焊點；磁性材料層包括多個磁性材料部，磁性材料部與第一部分互連導線一一對應；柔性絕緣層上形成有至少一個通孔，通孔與記錄位點一一對應，通孔貫穿柔性絕緣層露出對應記錄位點。然而，該方案存在的問題是，由于采用了金屬導線與貴金屬觸點組裝而成，觸點通常為嵌套在絕緣封裝表面的金屬環，但是在復雜的光刻技術中仍需要使用平面掩膜版，且平面電極通過卷曲組裝形成制成的電極穩定性不夠強。

因此，如何通過簡易設備制造出精度高、穩定性強的電極，成為亟待解決的技術問題。

發明內容

為解決前述缺陷，本發明提供一種分層制造的可植入式柔性神經電極，所述神經電極為一端封口、另一端開口、并且類似于試管狀的柔性中空圓柱結構，所述神經電極的管壁部分由內到外依次包括絕緣基底層、金屬圖案導電層、封裝絕緣層、若干連接觸點以及若干電極觸點；

其中，所述連接觸點，位于所述神經電極的開口端并與所述金屬圖案導電層的上部端點接觸連通；所述電極觸點，位于所述封裝絕緣層表面、并與位于所述金屬圖案導電層的圖案分支部分的下部端點部分的焊盤接觸連通。