用于与可植入光学器件结合的柔性电极装置及制造方法制造方法及图纸

本公开涉及一种用于与可植入光学器件结合的柔性电极装置，包括：可植入且柔性的高透光率多通道网状电极，其附接于光学器件表面，并且在光学器件被植入后与生物组织接触，其中多通道网状电极与光学器件附接的贴附部分包括：导线，位于柔性电极的第一绝缘层和第二绝缘层之间；以及电极位点，位于第二绝缘层之上，并且通过第二绝缘层中的通孔电耦合到导线，其中该柔性电极装置被配置为实现在由所述光学器件进行光学交互的同时由柔性电极进行神经活动电生理信号记录和电刺激。活动电生理信号记录和电刺激。活动电生理信号记录和电刺激。

【技术实现步骤摘要】
用于与可植入光学器件结合的柔性电极装置及制造方法


[0001]本公开涉及用于与可植入光学器件结合的柔性电极装置及制造方法，并且具体地涉及能够与用于深部脑区光学信号采集的棱镜匹配，从而实现相同区域光学信号和电信号的实时同步采集的柔性电极装置及制造方法。

技术介绍

[0002]脑机接口(Brain
‑
Computer Interface，BCI，也可以被称为Brain
‑
Machine Interface，BMI)系统是一种用于实现脑和外部世界之间的直接信号传输的系统，其不依赖于传统的通过外周神经系统等组成的通路来实现神经信号的采集和输出，在医疗领域和非医疗领域中具有广泛的应用前景。
[0003]现有的柔性电极作为脑机接口系统的重要组成部分，其与诸如脑组织之类的生物组织接触以从生物组织接收电信号以供进一步处理，或将外部电信号传输到生物组织以例如施加刺激。另一方面，已有观测宏观的细胞信号随时间变化的光学器件，诸如用于深部脑区光学信号采集的棱镜等。目前测量神经信号的技术或者以低时间分辨率(如钙成像)采集广阔区域，或者以高时间分辨率(如电生理学)记录离散区域。为了将光信号交互与电生理技术进行整合，需要配合棱镜共同植入脑区的柔性电极。
[0004]与棱镜等光学器件结合的电极除了需要植入到生物组织中并与组织长期接触、需要在体积尽量小的情况下传输尽量多的信号之外，还需要满足同时进行光学成像和电生理记录，而不会在电记录中产生任何光致伪影。因此该电极需要具有相对好的稳定性、生物相容性等，以实现长期信号交互；另一方面，该电极还需要满足柔性、透光性等多方面的要求。

技术实现思路

[0005]在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的一些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图用来确定本公开的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本公开的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。
[0006]概括而言，本申请提出了一种用于与可植入光学器件结合的柔性电极装置及制造方法。
[0007]根据本公开的实施例的第一方面，提供了一种用于与可植入光学器件结合的柔性电极装置，包括可植入且柔性的高透光率多通道网状电极，该多通道网状电极附接于光学器件表面，并且在光学器件被植入后与生物组织接触，其中多通道网状电极与光学器件附接的贴附部分包括：导线，位于柔性电极的第一绝缘层和第二绝缘层之间；以及电极位点，位于第二绝缘层之上，并且通过第二绝缘层中的通孔电耦合到导线，其中所述柔性电极装置被配置为实现在由光学器件进行光学交互的同时由柔性电极进行神经活动电生理信号记录和电刺激。
[0008]根据本公开的实施例的第二方面，提供了一种可植入电极装置，包括：高透光率多
通道网状电极以及可植入光学器件，其中多通道网状电极附接于光学器件表面，并且在光学器件被植入后与生物组织接触，其中多通道网状电极与光学器件附接的贴附部分包括：导线，位于柔性电极的第一绝缘层和第二绝缘层之间；以及电极位点，位于第二绝缘层之上，并且通过第二绝缘层中的通孔电耦合到导线，其中电极装置被配置为实现在由光学器件进行光学交互的同时由柔性电极进行神经活动电生理信号记录和电刺激。
[0009]根据本公开的实施例的第三方面，提供了一种柔性电极装置的制造方法，该柔性电极装置包括如第一方面的用于与可植入光学器件结合的柔性电极，该方法包括：在基底之上制造柔性分离层；在柔性分离层之上逐层制造第一绝缘层、导线层、第二绝缘层和电极位点层；以及去除柔性分离层以从基底分离出柔性电极；其中，在制造电极位点层之前，通过图形化在第二绝缘层中的与电极位点对应的位置制造出通孔。
[0010]根据本公开的实施例的第四方面，提供了一种柔性电极装置的植入方法，该柔性电极装置包括如第一方面的用于与可植入光学器件结合的柔性电极，该方法包括：调整柔性电极的位置使得导线与光学器件对齐；固定光学器件，并在光学器件的上表面滴上纯水，将柔性电极的电极位点移到光学器件的上表面的水滴里；将水滴吸干使得柔性电极与光学器件的上表面贴合；以及对附接的柔性电极与光学器件进行手术植入，以所得贴附部分与生物组织接触。
[0011]根据本公开的实施例的优点在于柔性电极能够与用于深部脑区光学信号采集的棱镜匹配，从而实现相同区域光学信号和电信号的实时同步采集。在观测到宏观的细胞光学信号随时间变化的基础上，可以提供局部的高时间分辨率的电信号信息，有利于后期对动态的网络化信息进行深入的分析，从而帮助理解网络化层面的信息编码机制。
[0012]应当认识到，上述优点不需全部集中在一个或一些特定实施例中实现，而是可以部分分散在根据本公开的不同实施例中。根据本公开的实施例可以具有上述优点中的一个或一些，也可以替代地或者附加地具有其它的优点。
[0013]通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得更为清楚。
附图说明
[0014]图1是示出了根据本公开的实施例的柔性电极装置的至少一部分的示意图。
[0015]图2是示出了根据本公开的实施例的柔性电极装置的至少一部分的分解图。
[0016]图3是示出了根据本公开的实施例的柔性电极装置的电极位点的示意图。
[0017]图4是示出了根据本公开的实施例的柔性电极装置的一个配置示意图。
[0018]图5是示出了根据本公开的实施例的柔性电极装置的另一个配置示意图。
[0019]图6是示出了根据本公开的实施例的柔性电极装置植入后的获得的成像效果图。
[0020]图7是示出了根据本公开的实施例的制造柔性电极的方法的流程图。
[0021]图8是示出了根据本公开的实施例的制造柔性电极的方法的示意图。
[0022]图9是示出了根据本公开的实施例的植入柔性电极装置的方法的流程图。
具体实施方式
[0023]下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具
体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
[0024]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出以说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。
[0025]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0026]概括而言，本公开的技术方案主要针对与光学器件相结合的柔性电极。为了实现在测量神经信号的同时以高时间分辨率记载离散区域的技术目的，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于与可植入光学器件结合的柔性电极装置，包括：可植入且柔性的高透光率多通道网状电极，所述多通道网状电极附接于光学器件表面，并且在所述光学器件被植入后与生物组织接触，其中所述多通道网状电极与所述光学器件附接的贴附部分包括：导线，所述导线位于所述柔性电极的第一绝缘层和第二绝缘层之间；以及电极位点，所述电极位点位于所述第二绝缘层之上，并且通过所述第二绝缘层中的通孔电耦合到所述导线，其中所述柔性电极装置被配置为实现在由所述光学器件进行光学交互的同时由柔性电极进行神经活动电生理信号记录和电刺激。2.根据权利要求1所述的柔性电极装置，其中：所述光学器件包括光纤、棱镜、梯度折射率透镜。3.根据权利要求1所述的柔性电极装置，其中：所述多通道网状电极中的导线包括位于导线层中并且彼此间隔开的多个导线，以及所述多通道网状电极中的电极位点包括各自通过所述第二绝缘层中的相应通孔与所述多个导线之一电耦合的多个电极位点。4.根据权利要求1所述的柔性电极装置，还包括：后端部分，包括至少一个后端位点，其中，所述贴附部分各自从所述后端部分延伸，并且每个后端位点通过所述第一绝缘层或所述第二绝缘层中的通孔电耦接导线之一和后端电路，以实现与所述导线之一电耦合的电极位点和后端电路之间的双向信号传输。5.根据权利要求1所述的柔性电极装置，还包括：柔性分离层，所述柔性分离层的材料包括镍、铬、铝或者非金属材料。6.根据权利要求5所述的柔性电极装置，其中：所述柔性分离层还设置有粘附层，所述粘附层的材料包括铬、钽、氮化钽、钛或氮化钛中的任一种或其组合。7.根据权利要求1所述的柔性电极装置，其中：所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材料为聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯、环氧树脂、聚酰胺酰亚胺、聚乳酸、聚乳酸
‑
羟基乙酸共聚物、SU8光刻胶、硅胶、硅橡胶中的任一种或其组合。8.根据权利要求1所述的柔性电极装置，其中：第一绝缘层和第二绝缘层的厚度为100nm至300μm。9.根据权利要求1所述的柔性电极装置，其中：所述多通道网状电极中的电极位点包括导电层，并设置有粘附层。10.根据权利要求9所述的柔性电极装置，其中：所述电极位点的导电层的材料为金、铂、铱、钨、镁、钼、铂铱合金、钛合金、石墨、碳纳米管、PEDOT中的任一种或其组合，以及所述粘附层的材料包括铬、钽、氮化钽、钛或氮化钛中的任一种或其组合。11.根据权利要求10所述的柔性电极装置，其中：所述电极位点的导电层的厚度为5nm至200μm，以及
所述粘附层的厚度为1至50nm。12.根据权利要求1所述的柔性电极装置，其中：所述多通道网状电极中的导线的线宽和各导线之间的间距为10nm至500μm。13.根据权利要求1所述的柔性电极装置，其中：所述多通道网状电极中的导线包括导电层，并设置有粘附层。14.根据权利要求13所述的柔性电极装置，其中：所述导线的导电层的材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，赵郑拓，李肖城，
申请(专利权)人：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心，
类型：发明
国别省市：