本发明专利技术提供一种可定制多维度高密度柔性脑部电极及其制作方法，所述制作方法至少包括：制备触点生物电极；制备微针生物电极；将所述微针生物电极与所述触点生物电极结合，形成多维度复合式脑部电极。所述触点生物电极中以非降解型柔性薄膜为电极支撑层和隔离层，制作获得高密度、高贴服性、可定制的大脑皮层触点生物电极；微针生物电极中以可降解型柔性薄膜为微针和基底材料，将二者集成到一起，组合成多维度复合式生物电极。本发明专利技术提供的脑部电极，其脑电信号采样空间分辨率高、采样结果精准、对生物体损害小，可给脑功能探测和研究带来重大突破。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于脑功能探测领域，涉及一种脑部电极及其制作方法，特别是涉及一种可定制多维度高密度柔性脑部电极及其制作方法。
技术介绍
脑电监测对于癫痫的诊断和手术定位一直以来都具有不可替代的作用，近年来，随着全世界范围“脑计划”的推出，高质量的脑电信号采集显得愈发重要，将直接有助于脑功能解码，促进一系列以此为基础的高新技术发展，比如：脑机接口、神经调控等。针对脑电信号采集的方法主要依靠脑部电极，目前应用比较广泛的脑部电极包括4种：1)头皮脑电(EEG)；2)皮层脑电(EcoG)；3)皮层微电极(Microelectrode)；4)深度脑电极(SEEG)。这四种电极各具优势，但是也有其应用的局限性，对于神经外科而言，其中应用最多的无疑是皮层脑电(EcoG)，皮层电极可以帮助神经外科医生进行术中的癫痫病灶和脑功能区定位，而且可以应用于“Phase II”的脑电监测，收到神经内外科医生的推崇。相较于头皮脑电其精准性更高，同时又比深部脑电极更便捷和经济，创伤更小。现阶段皮层电极从形状设计上可以分为“网状电极”和“栅状电极”两种，从电极密度上有多重规格：6导联、8导联、12导联、16导联、32导联和64导联。然而由于电极材料的限制，目前广泛使用的皮层电极存在许多不足之处，包括：1、电极片质地硬，与大脑皮层的贴服性差，直接导致信号采集的丢失；2、电极密度偏低，中国市场暂无128导联和256导联的电极应用于临床，无法获得高质量反映空间和时间的脑电信号；3、采集的信号尚不够精细，无法反映神经元水平的电活动，不能探及电活动的传导通路。在现实生活中，由于癫痫网络和人脑网络的复杂性，常规的皮层电极无疑是脑功能探测和研究的瓶颈，研发一种新型的皮层电极，具备“高密度”、“复合式”、“贴服好”、“个体化”等特性，是突破瓶颈的关键。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种可定制多维度高密度柔性脑部电极及其制作方法，用于解决现有技术中脑部电极质地硬、帖服性差、密度低以及采集信号不够精确等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，所述制作方法至少包括：制备触点生物电极；制备微针生物电极；将所述微针生物电极与所述触点生物电极结合，形成多维度复合式脑部电极。优选地，所述制备触点生物电极的过程为：1-1)提供一基底，在所述基底表面生长牺牲层；1-2)在所述牺牲层表面形成电极支撑层；1-3)在所述电极支撑层表面生长电极材料层，并图形化所述电极材料层形成电极结构，所述电极结构包括电极和与所述电极电连的引线结构；1-4)在所述步骤1-3)的结构表面旋涂电极隔离层，并图形化所述电极隔离层暴露出所述电极；1-5)重复所述步骤1-3)和1-4)，形成多层电极结构，各层引线结构由电极隔离层隔离；1-6)网格化所述电极支撑层和电极隔离层，再释放所述牺牲层，获得触点生物电极。优选地，所述电极支撑层为非降解型柔性薄膜材料，所述电极隔离层为非导电型柔性薄膜材料。优选地，所述电极材料层为延展性好且对人体无害的金属。优选地，所述电极支撑层的厚度为0.1～1000μm。优选地，每一层电极隔离层的厚度为0.01～100μm。优选地，所述电极结构的层数为1～100层。优选地，所述电极结构既可用于刺激产生脑电信号，也可用于探测脑电信号。优选地，所述制备微针生物电极的过程为：2-1)提供第一衬底，在所述第一衬底表面生长介质层，刻蚀所述介质层和衬底，形成微针孔；2-2)在所述微针孔和介质层表面浇注可降解型柔性材料，并固化，形成具有微针的柔性薄膜基底；2-3)将所述具有微针的柔性薄膜基底与所述介质层分离，并将柔性薄膜基底粘附至第二衬底上；2-4)在所述柔性薄膜基底表面生长金属材料层，图形化所述金属材料层，形成微针电极和与所述微针电极电连的微针引线结构；2-5)在所述步骤2-4)的结构表面旋涂绝缘层，并图形化暴露出所述微针电极；2-6)去除所述第二衬底，获得微针生物电极。优选地，所述步骤2-5)中，绝缘层为非导电型柔性薄膜材料。优选地，所述柔性薄膜基底的厚度为1μm～10mm。优选地，所述微针长度为10μm～2mm。优选地，通过机械或化学方法以一定的对准方式将所述微针生物电极与所述触点生物电极结合，形成多维度复合式脑部电极。优选地，将所述微针生物电极中微针和所述触点生物电极中的网格对准粘合，从而将所述微针生物电极与所述触点生物电极结合，形成多维度复合式脑部电极。本专利技术还提供一种利用上述制作方法制作形成的可定制多维度高密度柔性脑部电极，所述脑部电极至少包括：触点生物电极和与所述触点生物电极结合的微针生物电极。优选地，所述触点生物电极包括：电极支撑层；形成于所述电极支撑层表面的多层电极结构，所述电极结构包括电极和与所述电极电连的引线结构；电极隔离层，隔离在多层引线结构之间；网格，自上而下贯穿所述电极支撑层和所述电极隔离层。优选地，所述微针生物电极包括：具有微针的柔性薄膜基底；形成在所述柔性薄膜基底表面的微针电极和与所述微针电极电连的微针引线结构；绝缘层，形成在所述柔性薄膜基底和微针引线结构表面。根据权利要求17所述的脑部电极，其特征在于：所述微针生物电极中的微针和所述触点生物电极中的网格对准结合。如上所述，本专利技术的一种可定制多维度高密度柔性脑部电极及其制作方法，具有以下有益效果：1、通过柔性薄膜材料层，使脑电极能跟沟壑纵横、弧形不平的大脑皮层紧密贴合以最大限度地降低测量误差。2、通过多层电极结构，形成高密度的电极布线，该高密度的脑电极分布解决了大脑皮层电信号采集潜在的空间欠采样问题。3、实现了大脑皮层跟颅内电信号的同步、对照检测，从而进一步地甄别剔除伪信号，并且解析脑电传导通路，可给脑功能探测和研究带来重大突破，极具现实意义。附图说明图1a～9b为本专利技术可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法中制备触点生物电极的结构流程示意图。图10a～15b为本专利技术可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法中制备微针生物电极的结构流程示意图。图16为本专利技术可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法中微针生物电极与触点生物电极结合的结构示意图。图17～19为本专利技术的柔性脑部电极的应用结构示意图。元件标号说明1 触点生物电极11 基底12 牺牲层13 电极支撑层14 第一层电极结构141 第一层电极142 第一层引线结构15 第一层隔离层16 第二层电极结构161 第二层电极162 第二层引线结构17 第二层隔离层18 网格2 微针生物电极21 第一衬底22 介质层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括：制备触点生物电极；制备微针生物电极；将所述微针生物电极与所述触点生物电极结合，形成多维度复合式脑部电极。
【技术特征摘要】
1.一种可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括：制备触点生物电极；制备微针生物电极；将所述微针生物电极与所述触点生物电极结合，形成多维度复合式脑部电极。2.根据权利要求1所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：所述制备触点生物电极的过程为：1-1)提供一基底，在所述基底表面生长牺牲层；1-2)在所述牺牲层表面形成电极支撑层；1-3)在所述电极支撑层表面生长电极材料层，并图形化所述电极材料层形成电极结构，所述电极结构包括电极和与所述电极电连的引线结构；1-4)在所述步骤1-3)的结构表面旋涂电极隔离层，并图形化所述电极隔离层暴露出所述电极；1-5)重复所述步骤1-3)和1-4)，形成多层电极结构，各层引线结构由电极隔离层隔离；1-6)网格化所述电极支撑层和电极隔离层，再释放所述牺牲层，获得触点生物电极。3.根据权利要求2所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：所述电极支撑层为非降解型柔性薄膜材料，所述电极隔离层为非导电型柔性薄膜材料。4.根据权利要求2所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：所述电极材料层为延展性好且对人体无害的金属。5.根据权利要求2所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：所述电极支撑层的厚度为0.1～1000μm。6.根据权利要求2所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：每一层电极隔离层的厚度为0.01～100μm。7.根据权利要求2所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：所述电极结构的层数为1～100层。8.根据权利要求2所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：所述电极结构既可用于刺激产生脑电信号，也可用于探测脑电信号。9.根据权利要求2所述的可定制多维度高密度柔性脑部电极的制作方法，其特征在于：所述制备微针生物电极的过程为：2-1)提供第一衬底，在所述第一衬底表面生长介质层，刻蚀所述介质层和衬底，形成微针孔；2-2)在所述微针孔和介质层表面浇注可降解型柔性材料，并固化，形成具有微针的柔性薄膜基底；2-3)将所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶虎，史之峰，周志涛，毛颖，陈亮，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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