[發明專利]柔性微針電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202111101694.4
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113855031A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 陳穎;王明雨;艾駿
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院;錢塘科技創新中心
• 主分類號: A61B5/25
• 分類號: A61B5/25
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 林麗璀

本申請涉及柔性微針電極及其制備方法，柔性微針電極中，微針陣列中的微針包括一體連接的第一部分與第二部分，第一部分具有尖端，第二部分的底部與第一柔性材料層的一側表面連接，第二部分的表面相對微針的中心軸的傾斜角度大于第一部分的表面相對微針的中心軸的傾斜角度；導電層設置在第一柔性材料層與微針上；第二柔性材料層設置在導電層上以包裹微針，并暴露出導電層的位于微針的尖端的部分。由于第二部分的表面相對微針的中心軸的傾斜角度大于第一部分的表面相對微針的中心軸的傾斜角度，提供了底部支撐，且第二柔性材料層包裹微針，可以在提高微針高度時避免微針倒塌，保證電極采集的信號的質量。

技術領域

本申請涉及柔性電子器件微加工技術領域，具體涉及一種柔性微針電極及其制備方法。

背景技術

微針(Microneedles)一般指通過微細加工工藝制作的，尺寸在微米級的呈針狀的結構，材料可以為硅、聚合物、金屬等。用于體表的微針電極不需要通過復雜的手術過程植入體內或神經系統，僅僅貼附于皮膚表面就能夠提取到腦電、心電、肌電等生物電信號，不僅操作簡單而且沒有任何副作用。同時，微針陣列具有尺寸小，生物相容性好等特點，可以應用于傳統醫療器械不能觸及的狹小空間，為患者提供更好的自由度，給使用者帶來更小的醫療創傷。此外，微針的尺寸精度高，能夠準確控制刺入皮膚的深度，可以應用于精密醫療儀器。因此，微針電極對生命科學與醫療領域的研究與發展具有重要意義。

然而，剛性微針電極不能很好的貼合皮膚表面，對信號的采集工作以及信號的準確性有很大的干擾，而對柔性微針電極的研究工作目前比較少，仍存在微針高度較低、容易倒塌的問題，對電極采集的信號質量有很大的影響。

發明內容

針對上述技術問題，本申請提供一種柔性微針電極及其制備方法，可以在提高微針高度時避免微針倒塌，保證電極采集的信號的質量。

為解決上述技術問題，本申請提供一種柔性微針電極，包括第一柔性材料層、微針陣列、導電層及第二柔性材料層；所述微針陣列中的微針包括一體連接的第一部分與第二部分，所述第一部分具有尖端，所述第二部分的底部與所述第一柔性材料層的一側表面連接，所述第二部分的表面相對所述微針的中心軸的傾斜角度大于所述第一部分的表面相對所述微針的中心軸的傾斜角度；所述導電層設置在所述第一柔性材料層與所述微針上；所述第二柔性材料層設置在所述導電層上以包裹所述微針，并暴露出所述導電層的位于所述微針的所述尖端的部分。

可選地，所述微針的所述第二部分通過對已形成所述第一部分的微針陣列進行各向異性腐蝕得到。

可選地，所述微針的高度為200μm-700μm，所述微針的底部直徑為80μm-350μm，相鄰所述微針的中心軸之間的距離為200μm-1200μm。

可選地，所述導電層包括用于連接所述微針與電路接口的導線部分，所述導線部分呈波浪形。

可選地，所述微針陣列包括呈矩陣排列的微針單元，所述微針單元包括至少一微針，所述導線部分包括多個橫向延伸導線與多個縱向延伸導線，所述微針單元位于所述橫向延伸導線與縱向延伸導線的交叉處。

本申請還提供一種柔性微針電極的制備方法，包括以下步驟：

S1.提供第一柔性材料層與具有已形成第一部分的微針的微針陣列，所述微針陣列設置在所述第一柔性材料層的一側表面，所述第一部分具有尖端；

S2.處理所述微針陣列，在所述第一部分的底部形成所述微針的第二部分，所述第二部分的底部與所述第一柔性材料層的表面連接，所述第二部分的表面相對所述微針的中心軸的傾斜角度大于所述第一部分的表面相對所述微針的中心軸的傾斜角度；

S3.形成導電層，所述導電層設置在所述第一柔性材料層與所述微針上；

S4.形成第二柔性材料層，所述第二柔性材料層設置在所述導電層上以包裹所述微針，并暴露出所述導電層的位于所述微針的所述尖端的部分。