[發明專利]柔性電極植入系統

在審

• 申請號: 202010950075.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN111990995A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 裴為華;魏春蓉
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: A61B5/0478
• 分類號: A61B5/0478;A61B5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

一種柔性電極植入系統，包括：可折疊柔性電極，用于提取神經元的放電活動；植入導向儀器，包括植入導向平臺和植入導向柱，用于將柔性電極送入目標腦區。本發明采用的是將柔性電極和植入工具結合的植入方式。所制備的柔性電極具有很好的生物相容性，不會引起過多的星型膠質細胞和小膠質細胞對神經細胞的信號采集，同時，電極足夠的柔性使其跟隨腦組織的移動而移動，減小了運動偽跡的產生。所制備的植入導向儀器進行體外輔助柔性電極植入，能夠控制柔性電極的植入深度，不會造成額外的植入損傷，不會影響電極記錄點界面環境。

技術領域

本發明涉及微納加工技術和生物電信號檢測領域，具體涉及一種柔性電極植入系統。

背景技術

21世紀是腦科學的時代，研究人腦語言、記憶、思維、學習和注意等認知活動是當代科學發展的主流方向之一，神經電極為闡明各種腦認知活動神經機制提供了一種重要工具。傳統的神經微電極質地堅硬，造成神經電極與神經組織之間機械性質不匹配，引起神經組織損傷及持續的免疫炎癥反應，高分子材料的發展使得柔性電極成為神經電極的主流方向之一。低楊氏模量材料制備的柔性電極能夠有效改善電極-腦組織界面的機械失配情況，確保了柔性電極記錄點和神經元的相對位置，減小了運動偽跡，保證了信號質量。柔性材料能夠抑制顱內細胞的免疫反應，實現神經電信號的長期穩定記錄。

柔性電極在獲取更好的生物相容特性的同時，犧牲了電極的剛性。柔性電極易形變，導致植入難度增加。為了將柔性電極植入體內，常使用以下方式將柔性電極植入顱內：一是通過注射植入；二是使用硅材料或鎢鉬合金等剛性材料作為輔助植入工具；三是使用聚乙二醇或殼聚糖等作為暫時加固材料，輔助柔性電極植入后被溶解吸收。

盡管這些植入方式取得了一定的效果，但通過這些方式植入方式有著很明顯的弊端。一是這些方式需要借助侵入式輔助植入工具，導致額外植入損傷；二是柔性電極無法散開，限制了電極的有效作用腦區范圍；三是輔助植入材料影響電極記錄點的界面環境。

因此，亟需一種增強柔性電極的植入強度、降低操作難度、減輕額外的植入損傷以及便于確定記錄點位置的柔性電極的植入方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種柔性電極及其制備方法和植入方法，以期部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一方面，提供了一種柔性電極植入系統，包括：

可折疊柔性電極，用于提取神經元的放電活動；

植入導向儀器，包括植入導向平臺和植入導向柱，用于將柔性電極送入目標腦區。

其中，所述可折疊柔性電極采用雙尖端結構；所述可折疊柔性電極與V字形PCB版封裝保證柔性電極的折疊狀態，增加剛性便于植入。

其中，所述可折疊柔性電極包括上下絕緣層，所述上下絕緣層為絕緣的柔性低楊氏模量的低介質生物材料，也需要足夠的韌性以滿足可折疊的要求，所述生物材料為聚酰亞胺(PI)。

其中，所述植入導向儀器能加工成微米級器件的剛性材料，所述剛性材料包括不銹鋼材料。

其中，所述植入導向平臺為開放式柱體結構，輔助可折疊柔性電極植入后能夠撤離回收。

其中，所述植入導向柱為三棱柱，保證柔性電極的整體折疊效果，提升電極剛性。

其中，所述植入導向儀器通過激光刻蝕形成植入導向和植入導向柱；所述植入導向柱的表面進行機械拋光減小表面粗糙程度，減小柔性電極植入過程中的摩擦阻力。

其中，所述植入導向儀器打磨拋光后使用超聲波清洗，去除表面顆粒等附著物。

其中，對所述植入導向平臺進一步電解拋光，并使用振動攪拌溶液，使得植入導向平臺表面光亮化，減小柔性電極植入過程中的摩擦阻力。