[發(fā)明專利]多功能植入式探針及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010874368.6
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112023255B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盛興;劉長波;李麗珠;趙鈺;蔡雪;謝楊;王強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: A61N1/05
• 分類號: A61N1/05
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種多功能植入式探針及其制備方法，上述多功能植入式探針包括：柔性基底；形成于柔性基底上的薄膜式發(fā)光器件，該薄膜式發(fā)光器件包括單層薄膜LED或者堆疊薄膜LED；以及與所述薄膜式發(fā)光器件集成的功能器件，該功能器件包括以下至少一種：光電探測器、散熱結(jié)構(gòu)、波長選擇結(jié)構(gòu)、電化學(xué)傳感器。上述植入式探針通過在柔性基底上集成薄膜式發(fā)光器件和功能器件，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光與散熱、波長選擇、電化學(xué)信號傳感或光電探測中至少一種功能的集成，具有體積小、便攜以及多功能的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開屬于光學(xué)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)和生物醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多功能植入式探針及其制備方法。

背景技術(shù)

生物組織中，大腦以及整個神經(jīng)系統(tǒng)是生物體內(nèi)最復(fù)雜、最精密的器官和系統(tǒng)之一，是由千萬年來持續(xù)自然進(jìn)化和選擇產(chǎn)生的高效、低功耗的“處理器+存儲器”，也是人工智能模仿的最佳模型，但人類對大腦的認(rèn)知還處于非常初步的探索階段。對于生物大腦組織以及神經(jīng)作用機(jī)理的研究一直是研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。開發(fā)新型的腦機(jī)交互技術(shù)，調(diào)控和檢測單個神經(jīng)元和特定神經(jīng)核團(tuán)的活動，并進(jìn)一步理解大腦的運(yùn)行機(jī)理，對于推進(jìn)基礎(chǔ)生物學(xué)研究、開發(fā)神經(jīng)疾病治療手段、實(shí)現(xiàn)高性能的類腦計(jì)算系統(tǒng)等都具有重要的意義。

目前針對神經(jīng)系統(tǒng)采用的刺激方式包括：物理刺激和生物化學(xué)刺激。以生物化學(xué)方式來刺激、抑制、調(diào)節(jié)細(xì)胞和組織的功能，對神經(jīng)活動的影響有限，并且對于神經(jīng)類疾病治療的臨床效果并不理想。物理刺激包括：經(jīng)顱電刺激、磁刺激、超聲刺激等，具有直觀有效且作用方式也更加簡單的優(yōu)點(diǎn)。但是這些技術(shù)試圖從顱外用電場、磁場、超聲等物理方式遠(yuǎn)程干預(yù)神經(jīng)活體，其空間分辨率受到嚴(yán)重的制約(通常大于1mm)，難以對特定腦區(qū)、特定神經(jīng)核團(tuán)進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控。另外，這些物理刺激與神經(jīng)信號相互作用的原理也尚不明確。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本公開提供了一種多功能植入式探針及其制備方法，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本公開的一個方面提供了一種多功能植入式探針。上述植入式探針包括：柔性基底；形成于柔性基底上的薄膜式發(fā)光器件，以及與薄膜式發(fā)光器件集成的功能器件。上述薄膜式發(fā)光器件包括單層薄膜LED或者堆疊薄膜LED，堆疊薄膜LED包括堆疊的至少兩層薄膜LED，上述至少兩層薄膜LED中各層薄膜LED的發(fā)光顏色為相同或不同。上述功能器件包括以下至少一種：散熱結(jié)構(gòu)、波長選擇結(jié)構(gòu)、電化學(xué)傳感器以及光電探測器。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，薄膜式發(fā)光器件與功能器件的集成方式為：堆疊或者并排設(shè)置，上述并排設(shè)置包括間隔并排設(shè)置或者貼附并排設(shè)置。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，當(dāng)薄膜式發(fā)光器件為堆疊薄膜LED，多功能植入式探針還包括：形成于柔性基底上的位置印記，上述堆疊薄膜LED與該位置印記對齊。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，薄膜式發(fā)光器件包括：電極引線，用于連接薄膜式發(fā)光器件的電極與外部電路。薄膜式發(fā)光器件的側(cè)壁形成有絕緣保護(hù)層，電極引線沿著薄膜式發(fā)光器件的電極所在表面和絕緣保護(hù)層引出至柔性基底表面。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，上述絕緣保護(hù)層呈斜坡狀分布。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，堆疊薄膜LED包括自下而上堆疊的薄膜紅光LED、濾光片、薄膜綠光LED和薄膜藍(lán)光LED，其中，濾光片允許紅光通過，阻擋綠光和藍(lán)光通過。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，多功能植入式探針用于植入生物組織內(nèi)。當(dāng)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)置于薄膜式發(fā)光器件上表面時，散熱結(jié)構(gòu)的材料為對光透明的材料。波長選擇結(jié)構(gòu)用于對薄膜式發(fā)光器件進(jìn)行特定出射波長的選擇，波長選擇結(jié)構(gòu)設(shè)置于薄膜式發(fā)光器件的上表面或底部。電化學(xué)傳感器包括：電化學(xué)電極，用于探測生物組織內(nèi)的電化學(xué)信號。上述光電探測器用于探測生物組織內(nèi)的光信號。

根據(jù)本公開的實(shí)施例，當(dāng)散熱結(jié)構(gòu)設(shè)置于薄膜式發(fā)光器件上表面時，上述散熱結(jié)構(gòu)為非摻雜金剛石薄膜。