【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医电，具体涉及一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置和方法。
技术介绍
1、柔性神经电极植入脑组织过程一般采用辅助刚性微针或可降解临时硬化包层材料，以提高结构刚度，确保能够顺利精准植入。然而，临时硬化材料作为刚性微针和柔性电极的粘接界面，植入后浸泡脑脊液溶解，导致刚性微针拔出时容易接触柔性电极，产生相对摩擦，使电极发生移位；同时，不同种类的材料降解时间有差异，临时硬化材料降解时间不可控。因此，开发一种既能保证柔性电极精准植入且临时粘接界面材料溶解可控，又能避免刚性微针在拔出过程中引起的柔性电极移位的高可靠性柔性电极辅助植入装置，对于保证柔性电极精准植入有重要意义。
2、经过对现有技术的检索发现，浙江大学宋吉舟、许科帝等人在advancedmaterials,march 20,2020,1901775撰文“a removable insertion shuttle for ultraflexible neural probe implantation with stable chronic brainelectrophysiological recording”，提出了一种新型的可移动式插入梭将柔性电极植入大脑，实现了在脑内的高灵敏度、高稳定性、长时间持续监测。所述插入梭是一根前端带有球状peg(polyethylene glycol)涂层的钢针，通过一种简易的浸涂法制造。然而，在植入时，如何在保证电极精确植入的前提下，使电极保持良好的力学性能，且钢针拔出时不会引起电极移位，仍存在一定困难。>
3、莱斯大学flavia vitale,daniel g.vercosa等人在nano letters 2018,18,1,326-335撰文“fluidic microactuation of flexible electrodes for neuralrecording”，提出了一种注射法，将电极放置于毛细管结构内部并向管内注射液体，管道内液体对电极施加黏性拖拽力使得电极保持张力状态，并具备抵抗屈曲的能力，通过控制液体流量即可控制电极的运动方向及速度，最终使电极植入至目标位置。然而该方法通过向毛细管内注射磷酸盐缓冲液以驱动电极注入大脑，在注射时有可能出现卡顿现象，存在电极植入位置不精确的问题。
4、上海交通大学刘景全等人在microsystems&nanoengineering(2022)8:133中撰文“a flexible neural implant with ultrathin substrate for low-invasive brain–computer interface applications”，提出了一种结构改进的精密硅梭，将柔性电极缠绕在直径为0.8毫米的针尖上，用peg将柔性衬底暂时粘合到梭的尖端，通过钢针将电极植入到大脑中。但该方法在植入过程中peg与组织液提前接触，降解时间不可控，容易造成部分peg溶解，电极与针尖产生部分分离，存在电极边缘损坏的问题。
5、cn 114259234 a公开了一种高通量柔性电极的辅助植入装置及组装方法，包括：多个钨丝，用于一一对应固定柔性电极的外露电极；双光子模具，双光子模具为通过双光子打印形成的具有多个平行且等间距设置的开口凹槽的模具，将电极平行且等距地植入。该电极转移方法设置多个凹槽，但组织液进入困难，植入后聚乙二醇需要较长时间溶解，不利于提高电极的生物相容性。
6、cn a115671541公开了一种用于引入柔性脑深部神经电极的系统，包括保护套、推送件以及电极三个部分，保护套可以在植入时将电极完全包裹，解决了植入过程中电极受损的问题，但由于保护套的存在，不利于减小损伤面积，同时推送电极时电极裸露，存在电极受损、推送困难的问题。
7、cn112386262a公开了u型柔性电极植入系统及其制备方法，包括u型柔性电极以及v型辅助植入工具，同样能够方便快速的与u型电极进行组装固定，但是在组装植入时，u型电极裸露在外，会造成电极的损伤，不利于保证电极的植入后的力学性能，同时没有也没有提及v型辅助植入工具拔出，且不造成柔性电极移位的详细方法。
8、因此，开发能够保证柔性电极高成功率植入的容易分离且不会造成电极移位、降解时间可控的辅助植入工具，对于保证柔性电极精准植入且临时粘接界面材料溶解可控，避免刚性微针在拔出过程中引起的柔性电极移位有重要意义。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置和方法，装置包括凹形流体微腔硅针、peg、柔性电极三部分。第一步准备两片减薄硅片，在一减薄硅片上加工出凹形流体微腔以及线性阵列圆柱孔道，另一减薄硅片上加工出凹形流体通道；第二步将第一步所述两减薄硅片对准键合，使二者结合为辅助植入所用凹形流体微腔硅针；第三步将液态peg注入硅针的凹形流体微腔中，保证peg液面与硅针表面相平，接着风干使液态peg固化，并去除硅针表面多余的peg；第四步将填满固态peg的硅针加热使peg熔融为液态后，向硅针上表面放置柔性电极，使柔性电极表面完全覆盖液态的peg，接着将整体风干，使peg固化在硅针的凹形微腔中，同时柔性电极粘附在硅针表面。该装置对于精确控制柔性电极植入位置具有非常重要的实用价值和创新意义，可以有效解决目前辅助植入装置拔出时造成电极移位，电极在插入大脑时peg降解时间不可控的问题。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
3、一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，包括凹形流体微腔硅针、peg和柔性电极；
4、所述凹形流体微腔硅针上硅片和下硅片；
5、所述上硅片上表面刻蚀有凹形微腔，凹形微腔部分开有阵列圆柱孔道，贯穿上硅片；所述下硅片上表面刻蚀有一条凹形流体孔道；所述上硅片和下硅片通过结构预留突起部分对准键合，上硅片的阵列圆柱孔道与下硅片的凹形流体孔道相通；
6、所述peg填充在上硅片的阵列圆柱孔道与下硅片的凹形流体孔道，并在上硅片的凹形微腔部分粘附柔性电极。
7、进一步地，所述柔性电极包括柔性聚合物封装层、导电功能层和柔性聚合物衬底层，通过光刻工艺获得蛇形结构。
8、进一步地，所述柔性电极的聚合物封装层和柔性聚合物衬底层的材料为聚酰亚胺pi、对二甲苯parylene、光刻负胶su-8、树脂pet、液晶聚合物crystal之一；所述导电功能层的材料为金、铂、石墨烯、导电聚合物、碳纳米管之一。
9、进一步地，所述凹形流体微腔硅针的材料为硅、玻璃、钢、金刚石之一。
10、进一步地，所述peg的材料为海藻酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、蔗糖、蚕丝蛋白之一。
11、进一步地，所述上硅片和下硅片的厚度为50～200微米，凹形微腔深度为20～100微米；阵列圆柱孔道的数量为12个，其直径为10～50微米。
12、进一步地，所述柔性电极的电极点直径为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，包括凹形流体微腔硅针、PEG和柔性电极；
2.根据权利要求1所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述柔性电极包括柔性聚合物封装层、导电功能层和柔性聚合物衬底层，通过光刻工艺获得蛇形结构。
3.根据权利要求2所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述柔性电极的聚合物封装层和柔性聚合物衬底层的材料为聚酰亚胺PI、对二甲苯Parylene、光刻负胶SU-8、树脂PET、液晶聚合物Crystal之一；所述导电功能层的材料为金、铂、石墨烯、导电聚合物、碳纳米管之一。
4.根据权利要求1所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述凹形流体微腔硅针的材料为硅、玻璃、钢、金刚石之一。
5.根据权利要求1所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述PEG的材料为海藻酸钠、聚乙二醇、聚乙烯醇、蔗糖、蚕丝蛋白之一。
6.根据权利要求1所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在
7.根据权利要求1所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述柔性电极的电极点直径为50～200微米，用于捕捉脑皮层脑电信号ECoG。
8.一种如权利要求1所述基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置的加工方法，其特征在于，具体步骤如下：
9.一种采用如权利要求1所述基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置的柔性电极的转移方法，其特征在于，具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，包括凹形流体微腔硅针、peg和柔性电极；
2.根据权利要求1所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述柔性电极包括柔性聚合物封装层、导电功能层和柔性聚合物衬底层，通过光刻工艺获得蛇形结构。
3.根据权利要求2所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述柔性电极的聚合物封装层和柔性聚合物衬底层的材料为聚酰亚胺pi、对二甲苯parylene、光刻负胶su-8、树脂pet、液晶聚合物crystal之一；所述导电功能层的材料为金、铂、石墨烯、导电聚合物、碳纳米管之一。
4.根据权利要求1所述的一种基于凹形流体微腔的柔性电极辅助植入装置，其特征在于，所述凹形流体微腔硅针的材料为硅、玻璃、钢、金刚石之一。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉博文，尤小丽，白睿钰，薛凯，张梓墨，何思萱，孙凡淇，王家豪，常洪龙，
申请(专利权)人：西北工业大学上海闵行协同创新中心，
类型：发明
国别省市：
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