【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及脑机接口电极领域，特别是一种侵入式核磁相容性的石墨烯基电极。
技术介绍
1、脑机接口证实了人类神经传递的信号可以用来操纵外部机械设备，其在信号的输入、获取和分析中起着关键作用，并为帕金森病和癫痫等神经系统疾病的治疗提供重要支持。脑深部刺激(dbs)，一种治疗神经精神疾病的新兴方法，在临床应用中取得了很大进展。将电极精准的植入所需部位是取得良好治疗的重要因素，核磁共振成像(mri)因其出色的成像能力、无创性和与其他手术相比副作用最小而成为临床上最重要的诊断手段之一。此外，功能性mri可以绘制脑活动图，有助于了解dbs的作用机制。
2、传统的dbs电极材料为pt-ir(磁化率为231×10-6)，该金属电极与人体组织之间大的磁化率差异会影响静态磁场的均匀分布，进而产生伪影，这些伪影可能导致局部图像质量受损，阻碍对周围解剖结构的识别，影响电极的准确定位，对治疗产生影响；此外，金属电极与人体组织的生物相容性较差，易引发炎症反应。
3、碳纳米管纱线(cnty)电极虽然在mr图像上显示出减少伪影的现象，但是作为一维材料，cnt空间限定难度高，空间设计性弱，结构规律性改造度低，单根纤维性能单一。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种侵入式核磁相容性的石墨烯基电极，石墨烯基电极中采用宽度可设计的条带结构，且可通过光刻的方式实现超快速集成，实现了单点位的电刺激和信号传输。
2、本申请采用如下技术方案：柔性绝缘材料中的多个石墨烯条带
3、本专利技术通过第一石墨烯条带和第二石墨烯条带宽度比的设置(1:1～1:100)，有效地调节电极的弯曲强度。
4、优选的，石墨烯条带的缺陷含量(id/ig)小于0.3％，以保证条带的电导率。
5、本专利技术的石墨烯条带可以采用市购的石墨烯膜，经切割获得相应宽度后将其封装于柔性绝缘材料中。优选的，石墨烯膜可以通过如下离心制膜的方式获得，溶剂在离心滤出过程中的剪切力可以诱导氧化石墨烯取向，使得产物具有更高的取向度，降低阻抗，提高信噪比，且保证电极的使用寿命和稳定：
6、(1)将氧化石墨烯的分散液一次性注入到转动的离心筒中，在离心筒内壁形成未完全干燥的氧化石墨烯膜，溶剂体积含量为10～40％；所述离心筒由滤膜构成，沿水平轴向布置；
7、(2)将载有未完全干燥的氧化石墨烯膜的滤膜浸泡到高挥发性溶剂中，使氧化石墨烯膜与滤膜分离；
8、(3)用载体将氧化石墨烯膜从高挥发性溶剂中移出，干燥后氧化石墨烯膜和载体脱离，得到氧化石墨烯膜；
9、(4)将氧化石墨烯膜置于200-300℃的空气中处理0.5-2h，然后氩气保护下在2500℃以上石墨炉中处理2小时以上；然后切割得到石墨烯条带。
10、步骤(1)氧化石墨烯的分散液的溶剂可以为现有技术中用于分散氧化石墨烯的任意溶剂，包括但不限于水。步骤(2)中的滤膜为亲水聚四氟乙烯滤膜；所述步骤(3)中高挥发性溶剂包括但不限于异丙醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等高挥发性溶剂。
11、所述导流结构为支撑筒的筒壁上均布的通孔，所述滤膜贴合在所述支撑筒的筒壁上。一般的，通孔的孔径在5～50微米，所述溶剂通过通孔排出所述支撑筒外。在高取向薄膜的生产设备未开启或者低速的情况下，离心力不足以将液体甩出支撑筒外，以保证膜的均匀性。
12、离心筒的转速为500r/min以上，包括但不限于500～12000r/min，所述离心筒内径(直径)为20-100cm。离心过程中，一方面二维材料在离心力作用下向滤膜贴附，另一方面，溶剂在离心力作用下形成周向的剪切，对二维材料进行取向；转速越大和/或直径越大，溶剂的剪切力越强。
13、本专利技术还提供前述阵列形式的电极的制备方法，包括如下步骤：
14、(1)石墨烯膜置于硅片上；
15、(2)光刻，形成以石墨烯基电极为单元的电极阵列；
16、(3)转印到柔性绝缘基底上；
17、(4)封装后得到石墨烯基电极阵列。
18、本申请的有益效果在于：
19、(1)本专利技术基于具有三维结构特征的条带结构构建电极，可通过厚度、宽度的调节，调节电导率，以适应不同的应用需求。由此，通过两个条带的组合，可实现在同一位置的多种功能集成。
20、(2)条带结构的电极组件使得本专利技术的电极可通过图案化刻蚀制备，有利用电极的工业化生产。
21、(3)通过使用抗磁性的石墨烯基材料，人体组织和电极之间的磁化率差值降低，从而降低了在mri检测中对磁场分布均匀性的扰乱，降低了图像失真的风险，增强了诊断的真实性。
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1.一种侵入式核磁相容性的石墨烯基电极，其特征在于，包括封装于柔性绝缘材料中的多个石墨烯条带，厚度为10nm～1μm，宽度为20nm～50μm，石墨烯条带之间通过所述柔性绝缘材料相互绝缘隔离；所述的多个石墨烯条带是将石墨烯膜进行光刻得到的；其中，石墨烯条带分为第一石墨烯条带和第二石墨烯条带，相邻的第一石墨烯条带和第二石墨烯条带形成一个微电极，且在该微电极中，第一石墨烯条带和第二石墨烯条带宽度比为1:1～1:100。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，石墨烯条带的缺陷含量(ID/IG)小于0.3％。
3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述柔性绝缘材料为聚酰亚胺(PI)，丝素蛋白，聚氨酯(PU)或其他具有生物相容性的柔性绝缘聚合物中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1～3任一项所述的电极，其特征在于，所述石墨烯条带通过如下步骤制备：
5.根据权利要求4所述的电极，其特征在于，采用一刚性支撑筒支撑所述滤膜，且所述支撑筒具有导流结构，以将经所述滤膜滤出的溶剂从滤筒外壁处导出。
6.根据权利要求5所述的电极，
7.如权利要求1所述的石墨烯基电极阵列的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种侵入式核磁相容性的石墨烯基电极，其特征在于，包括封装于柔性绝缘材料中的多个石墨烯条带，厚度为10nm～1μm，宽度为20nm～50μm，石墨烯条带之间通过所述柔性绝缘材料相互绝缘隔离；所述的多个石墨烯条带是将石墨烯膜进行光刻得到的；其中，石墨烯条带分为第一石墨烯条带和第二石墨烯条带，相邻的第一石墨烯条带和第二石墨烯条带形成一个微电极，且在该微电极中，第一石墨烯条带和第二石墨烯条带宽度比为1:1～1:100。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，石墨烯条带的缺陷含量(id/ig)小于0.3％。
3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭三，曾贤贤，彭蠡，李子圆，
申请(专利权)人：长三角物理研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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