一種表面帖附電極陣列制備方法與流程

本發明涉及微電極技術領域，尤其涉及一種表面帖附電極陣列制備方法。

背景技術：

癲癇(Epilepsy)是大腦神經元突發性異常放電導致的大腦短暫功能障礙的一種慢性疾病。根據世界衛生組織(WHO)提供的最新數據，目前全球有大約6000萬癲癇患者，其中我國有近1000萬。由于其發作頻繁并且具有不可預知性，不僅嚴重影響患者的日常生活、學習和工作，甚至可能危及生命，給患者、家庭和社會帶來極大的負擔。

目前，癲癇的主要治療方法是使用抗癲癇藥物來防止癲癇的臨床發作，其作用機制主要是對神經元離子通道的抑制。雖然傳統的抗癲癇藥物治療對許多患者具有一定的治療效果，但是抗癲癇藥物的長期服用往往伴隨著認知功能的損害(如記憶和注意缺陷等)以及其他中樞神經系統副作用(如精神運動速度異常、嗜睡、衰弱和頭昏等)。即使如此，在全球范圍內仍有30％左右的患者對藥物治療不敏感。對這些患者主要采用的是手術切除或者深腦電刺激等方法治療。為了更加精確地定位癲癇病灶，實現對癲癇發作的實時監測，需要在患者顱內植入電極陣列進行長期的電生理記錄。常用的電極種類為貼附于大腦皮層的電極陣列，主要的制備方式是硅橡膠固化成型，其制備工藝復雜，且制備的電極陣列尺寸較厚，質量較大，硬度較大，在慢性植入過程中電極陣列容易發生位移，從而損壞腦組織或者造成記錄信號質量的下降。

技術實現要素：

本發明提供一種表面帖附電極陣列的制備方法，能夠簡化表面帖附電極陣列的制造工藝，且采用3D打印技術可以實現小尺寸表面帖附電極陣列的制備。

第一方面，本發明實施例提供一種表面帖附電極陣列的制備方法，包括：

提供一底部基體；

根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體上噴射第一材料形成導電層；

在所述導電層上形成圖案化的面部基體，以使所述導電層部分暴露，形成電極點，所述電極點用于采集或傳輸電信號。

本技術方案中，通過提供一底部基體，根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體上噴射第一材料形成導電層，并在所述導電層上形成圖案化的面部基體，以使所述導電層部分暴露，形成用于采集或傳輸電信號的電極點，通過3D打印技術，實現表面帖附電極陣列的中導電層的制備，工藝簡單，降低生產成本。

結合第一方面，在第一方面的第一種實現中，所述提供一底部基體包括：

根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術噴射第二材料形成所述底部基體。

在該技術方案中，通過利用3D打印技術實現底部基體的制備，工藝簡單，降低制備成本。

結合第一方面，在第一方面的第二種實現中，所述在所述導電層上形成圖案化的面部基體包括：

根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術噴射第三材料形成所述圖案化的面部基體。

在該技術方案中，通過利用3D打印技術實現面部基體的制備，工藝簡單，降低制備成本。

結合第一方面，在第一方面的第三種實現中，所述在所述導電層上形成圖案化的面部基體之前，所述表面帖附電極陣列的制備方法還包括：

在所述底部基體上形成導電線，所述導電線與所述導電層電連接，所述導電線用于傳輸電信號。

在該技術方案中，通過形成內置的導電線，以使導電線與電極點的接觸更加穩定。

結合第一方面的第三種實現，在第一方面的第四種實現中，所述底部基體上形成導電線包括：

根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體上噴射第四材料形成所述導電線。

在該技術方案中，通過利用3D打印技術實現導電線的制備，工藝簡單，降低制備成本。

結合第一方面，在第一方面的第五種實現中，所述在所述導電層上形成圖案化的面部基體之后，所述表面帖附電極陣列的制備方法還包括：

在所述面部基體上形成生物相容層，以增強所述表面帖附電極陣列與生物組織的相容性。

結合第一方面的第五種實現，在第一方面的第六種實現中，所述在所述面部基體上形成生物相容層包括：

根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述面部基體上噴射第五材料形成生物相容層。

在該技術方案中，通過利用3D打印技術實現生物相容層的制備，工藝簡單，降低制備成本。

結合第一方面以及第一方面的第一至七種實現，在第七種實現中，所述底部基體的材質和/或所述面部基體的材質為硅橡膠、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。

在該技術方案中，由柔性材料構成的底部基體或面部基體，可以減少在注入生物體內后，對生物組織的壓迫，更加安全；而且可以連接電極接口，作為參考電極。

結合第一方面以及第一方面的第一至七種實現，在第八種實現中，所述導電層的材質為非磁性導電材料。

結合第一方面的第五或六種實現，在第九種實現中，所述生物相容層的材質為神經生長因子、聚賴氨酸、層黏連蛋白、抗炎性多肽中的至少一種。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例提供的一種表面帖附電極陣列制備方法的流程示意圖；

圖2A-2C是本發明實施例提供的一種表面帖附電極陣列的各個制造流程中的剖面圖；

圖3是本發明實施例提供的一種表面帖附電極陣列的結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的另一種表面帖附電極陣列的結構示意圖；

圖5是本發明實施例提供的又一種表面帖附電極陣列的結構示意圖；

圖6是本發明實施例提供的另一種表面帖附電極陣列制備方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，圖1是本發明實施例提供的一種表面帖附電極陣列制備方法的流程示意圖。請一并參考圖2A-2C，圖2A-2C是本發明實施例提供的一種表面帖附電極陣列的各個制造流程中的剖面圖。該表面帖附電極陣列制備方法包括：

步驟S101：提供一底部基體210；請一并參閱圖2A。

具體地，該底部基體210可以由高分子聚合物材料，如硅橡膠薄膜通過裁剪制成，也可以由高分子聚合物材料印切而成，可以起到絕緣和支撐的作用。

本發明實施例中，步驟S101可以包括：根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術噴射第二材料形成所述底部基體。具體地，可以提供一襯底，在襯底上涂抹一層脫模劑，以便在完成表面帖附電極陣列的制備后，使得表面帖附電極陣列從襯底上脫落；根據表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在襯底上噴射第二材料，形成底部基體210，該第二材料可以包括硅橡膠、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一種。

本發明實施例中，所述底部基體的的材質可以包括硅橡膠、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一種。

步驟S102：根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體210上噴射第一材料形成導電層220。請一并參閱圖2B。

可以理解，第一材料可以是導電材料，如導電聚合物、石墨烯、碳納米管、碳纖維、金屬或金屬合金等中的至少一種，其中該金屬或金屬合金可以包括金、銀、鈀、鐵、銅等中的一種或多種的組合。

本發明實施例中，所述導電層220的材質為非磁性導電材料，制備的表面帖附電極陣列可以應用于核磁共振環境。該非磁性導電材料可以是導電聚合物、石墨烯、碳納米管、碳纖維等。

步驟S103：在所述導電層220上形成圖案化的面部基體230，以使所述導電層部分暴露，形成電極點221，所述電極點221用于采集或傳輸電信號。請一并參閱圖2C。

具體地，步驟S103具體可以是根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述導電層220噴射第三材料形成所述圖案化的面部基體230；還可以是通過化學氣相沉積或物理氣相沉積法，在所述導電層220形成第三材料層，再通過光罩以及蝕刻工藝，形成所述面部基體230，以封裝該表面帖附電極陣列。

本發明實施例中，所述面部基體230的材質，即第三材料可以包括硅橡膠、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。

請參閱圖3，圖3是本發明實施例提供的一種表面帖附電極陣列的結構示意圖，該表面帖附電極陣列為點表面帖附電極陣列，可以包括一個電極點221，該電極點可以通過導電線束240連接電極陣列接口250，電極陣列接口250可以用于連接電生理記錄設備，該生理記錄設備可以用于記錄通過電極點221采集的電信號，或產生電信號，并將該電信號傳輸給向連接生物體的電極點221。

請參閱圖4，圖4是本發明實施例提供的另一種表面帖附電極陣列的結構示意圖，該表面帖附電極陣列為線表面帖附電極陣列，包括呈線性排列的多個電極點221，該電極點可以通過導電線束240連接電極陣列接口250。導電線束240包括多根互不連通的導線，該每根導線連接線表面帖附電極陣列中一個電極點221，電極陣列接口250可以用于連接電生理記錄設備，該生理記錄設備可以用于記錄通過電極點221采集的電信號，或產生電信號，并將該電信號傳輸給向連接生物體的電極點221。

請參閱圖5，圖5是本發明實施例提供的又一種表面帖附電極陣列的結構示意圖，該表面帖附電極陣列為面表面帖附電極陣列，包括在二維平面上排列的多個電極點221，該電極點可以導電線與導電線束240連接，導電線束240連接電極陣列接口250。導電線束240包括多根互不連通的導線，該每根導線連接線表面帖附電極陣列中一個電極點221，電極陣列接口250可以用于連接電生理記錄設備，該生理記錄設備可以用于記錄通過電極點221采集的電信號，或產生電信號，并將該電信號傳輸給向連接生物體的電極點221。

本發明實施例中，通過提供一底部基體210，根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體210上噴射第一材料形成導電層220，并在所述導電層220上形成圖案化的面部基體230，以使所述導電層部分暴露，形成用于采集或傳輸電信號的電極點221，通過3D打印技術，實現表面帖附電極陣列的中導電層230的制備，工藝簡單，降低生產成本。

而且，采用3D打印技術制備表面帖附電極陣列中各個結構，進一步簡化表面帖附電極陣列的制備工藝，提高效率。

請參閱圖6，圖6是本發明實施例提供的另一種表面帖附電極陣列制備方法的流程示意圖。該表面帖附電極陣列制備方法包括：

步驟S601：提供一底部基體。

具體地，該底部基體可以由高分子聚合物材料，如硅橡膠薄膜通過裁剪制成，也可以由高分子聚合物材料印切而成，可以起到絕緣和支撐的作用。

本發明實施例中，步驟S601可以包括：根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術噴射第二材料形成所述底部基體。具體地，可以提供一襯底，在襯底上涂抹一層脫模劑，以便在完成表面帖附電極陣列的制備后，使得表面帖附電極陣列從襯底上脫落；根據表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在襯底上噴射第二材料，形成底部基體，該第二材料可以包括硅橡膠、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一種。

本發明實施例中，所述底部基體的材質可以包括硅橡膠、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一種。

步驟S602：根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體上噴射第一材料形成導電層。

可以理解，第一材料可以是導電材料，如導電聚合物、石墨烯、碳納米管、碳纖維、金屬或金屬合金等中的至少一種，其中該金屬或金屬合金可以包括金、銀、鈀、鐵、銅等中的一種或多種的組合。

本發明實施例中，所述導電層的材質為非磁性導電材料，制備的表面帖附電極陣列可以應用于核磁共振環境。該非磁性導電材料可以是導電聚合物、石墨烯、碳納米管、碳纖維等。

步驟S603：在所述底部基體上形成導電線，所述導電線與所述導電層電連接，所述導電線用于傳輸電信號。

可以理解，步驟S603在步驟S602之前執行，也可以與步驟S602同時進行，也可以在步驟S602之后進行。

本發明實施例中，步驟S603可以包括：根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體上噴射第四材料形成所述導電線。

其中，第四材料可以是導電材料，如導電聚合物、石墨烯、碳納米管、碳纖維、金屬或金屬合金等中的至少一種，其中該金屬或金屬合金可以包括金、銀、鈀、鐵、銅等中的一種或多種的組合。導電線可以與導電層一體成型。導電線可以連接導電線束，導電線束連接電極陣列接口。導電線束包括多根互不連通的導線，該每根導線連接線表面帖附電極陣列中一個電極點，電極陣列接口可以用于連接電生理記錄設備，該生理記錄設備可以用于記錄通過電極點采集的電信號，或產生電信號，并將該電信號傳輸給向連接生物體的電極點。

步驟S604：在所述導電層上形成圖案化的面部基體，以使所述導電層部分暴露，形成電極點，所述電極點用于采集或傳輸電信號。

具體地，步驟S604具體可以是根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述導電層噴射第三材料形成所述圖案化的面部基體；還可以是通過化學氣相沉積或物理氣相沉積法，在所述導電層形成第三材料層再通過光罩以及蝕刻工藝，形成所述面部基體，以封裝該表面帖附電極陣列。

本發明實施例中，所述面部基體的材質，即第三材料可以包括硅橡膠、聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一種。

步驟S605：在所述面部基體上形成生物相容層，以增強所述表面帖附電極陣列與生物組織的相容性。

具體地，可以通過旋涂法在所述面部基體上形成生物相容層。可選地，還可以根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述面部基體230上噴射第五材料形成生物相容層。其中，第五材料可以包括神經生長因子、聚賴氨酸、層黏連蛋白、抗炎性多肽等中的至少一種。

本發明實施例，通過提供一底部基體，根據所述表面帖附電極陣列的模型，采用3D打印技術在所述底部基體上噴射第一材料形成導電層，以及在所述底部基體上形成導電線，進而在所述導電層上形成圖案化的面部基體，以使所述導電層部分暴露，形成用于采集或傳輸電信號的電極點，并在所述面部基體上形成生物相容層，以增強所述表面帖附電極陣列與生物組織的相容性，通過3D打印技術，實現表面帖附電極陣列的制備，工藝簡單，降低生產成本。

而且，可以通過3D打印實現導電線的制備，以及通過在面部基體上形成生物相容層，增強所述表面帖附電極陣列與生物組織的相容性。

本發明實施例中所使用的技術術語僅用于說明特定實施例而并不旨在限定本發明。在本文中，單數形式“一”、“該”及“所述”用于同時包括復數形式，除非上下文中明確另行說明。進一步地，在說明書中所使用的用于“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或構件，但是并不排除存在或增加一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件和/或構件。

在所附權利要求中對應結構、材料、動作以及所有裝置或者步驟以及功能元件的等同形式(如果存在的話)旨在包括結合其他明確要求的元件用于執行該功能的任何結構、材料或動作。本發明的描述出于實施例和描述的目的被給出，但并不旨在是窮舉的或者將被發明限制在所公開的形式。在不偏離本發明的范圍和精神的情況下，多種修改和變形對于本領域的一般技術人員而言是顯而易見的。本發明中所描述的實施例能夠更好地揭示本發明的原理與實際應用，并使本領域的一般技術人員可了解本發明。

本發明中所描述的流程圖僅僅為一個實施例，在不偏離本發明的精神的情況下對此圖示或者本發明中的步驟可以有多種修改變化。比如，可以不同次序的執行這些步驟，或者可以增加、刪除或者修改某些步驟。本領域的一般技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分流程，并依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬于發明所涵蓋的范圍。