[发明专利]U型柔性电极植入系统及其制备方法

说明书

一种U型柔性电极植入系统，所述U型柔性电极植入系统包括：U型柔性电极，用于提取神经元的放电活动，电极结构方便与辅助植入工具进行组装；V型辅助植入工具，能够方便快速的与所述U型柔性电极进行组装固定，将柔性电极送入目标脑区。本发明所提出的柔性电极具有足够的柔性使其跟随脑组织的移动而移动，减小了运动伪迹的产生。所制备的植入工具进行体外辅助柔性电极植入，能够控制柔性电极的植入深度，不会造成额外的植入损伤，不会影响电极记录点界面环境。

技术领域

本发明涉及微纳加工技术和生物电信号检测领域，具体涉及到柔性神经电极的结构设计和植入工具的匹配组装，提出了一种新的柔性电极的植入方案，能够快速高效的将电极植入颅内提取神经元信号。

背景技术

数以亿计神经元之间的连接将大脑组成了一个超复杂的神经网络，植入式神经微电极通过传感神经元细胞附近的离子浓度变化来记录神经元放电活动，从而研究大脑的功能机制，治疗神经类疾病。早期的金属丝电极和硅基电极在实际使用过程中扮演了重要角色，但电极质地坚硬，造成神经电极与脑组织之间机械性质不匹配，引起神经组织损伤及持续的免疫炎症反应。为了减少侵入式电极对脑组织影响，基于高分子材料发展出生物相容性更好的柔性神经电极。柔性电极能够有效改善电极-脑组织界面的机械失配情况，能够抑制颅内细胞的免疫反应，实现神经电信号的长期稳定记录。

动物实验显示柔性电极能够引起更少的神经元凋亡和胶质细胞的生长，但电极的柔性导致柔性电极无法自体植入。为了将柔性电极植入体内，常将刚性材料作为辅助植入工具，柔性电极固定在刚性辅助工具上一同植入。通用的做法是在柔性电极前端预留出一定面积的植入孔，植入前将刚性辅助植入工具尖端对准插入预留的植入孔中，并将柔性电极和植入工具固定，将刚性植入工具植入颅内的同时柔性电极会跟随刚性植入工具一同植入脑区。为了减少植入损伤，辅助植入工具和植入孔的尺寸被严格限制，实际操作过程复杂，易脱落，成功率低，植入位置无法精准控制。

因此，亟需一种新的柔性电极的植入方法以解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种U型柔性电极植入系统及其制备方法，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种U型柔性电极植入系统，包括：

U型柔性电极，用于提取神经元的放电活动，电极结构方便与辅助植入工具进行组装；

V型辅助植入工具，能够方便快速的与所述U型柔性电极进行组装固定，将柔性电极送入目标脑区。

其中，所述U型柔性电极采用两个针体尖端U型连通结构，所述U型连通结构便于V型辅助植入工具与柔性电极进行组装，植入时根据硬质辅助植入工具的植入深度来判断柔性电极的植入位点。

其中，所述U型柔性电极的上下绝缘层为柔性生物材料，以便减少生物体的免疫反应，同时需要有足够的抗拉伸性，保证柔性电极顺利植入体内；所述柔性生物材料为聚酰亚胺，介电常数的范围为3-4，拉伸强度的范围为大于等于100MPa。

其中，所述V型辅助植入工具的制备材料包括硅材料，为能够加工成微米级器件的刚性材料。

其中，所述V型辅助植入工具使用SOI片制备。

作为本发明的另一方面，提供了一种如上所述的U型柔性电极植入系统的制备方法，包括以下步骤：

挑选硅片并清洗硅片；

在清洗干净的硅片上溅射金属Ni作为牺牲层；

在牺牲层上涂抹聚酰亚胺，并进行固化；

用铬腐蚀液腐蚀记录点和压焊点上的上层金属铬；

将整个样品上的柔性电极沿设计的框架刻蚀成型