CN102988132A - 用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极 - Google Patents

用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极 Download PDF

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裴为华
陈远方
陈南晖
归强
陈弘达
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Abstract

一种用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，包括：一衬底支撑层；一第一绝缘层，该第一绝缘层制作在衬底支撑层上面的两侧，该两侧的第一绝缘层之间形成有一窗口，该窗口的深度与第一绝缘层的厚度相同；一透明导电层，该透明导电层制作在第一绝缘层之间的窗口内、该衬底支撑层的表面；一第二绝缘层，该第二绝缘层制作在导电层的中间部位。本发明为探索视网膜在光电信号转换、处理编码等视觉机理方面的研究提供有力的工具。

Description

用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极
技术领域
本发明涉及用于生物组织刺激及电信号记录电极传感器设计及加工领域，更具体涉及一种用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极。
背景技术
视网膜(retina)居于眼球壁的内层，是一层透明的薄膜。视网膜由色素上皮层和视网膜感觉层组成。色素上皮层与脉络膜紧密相连，由色素上皮细胞组成，它们具有支持和营养光感受器细胞、遮光、散热以及再生和修复等作用。无论是光感受细胞还是色素上皮细胞受损都会导致视觉损伤甚至失明。在视网膜部位植入电极为探索视网膜在光电信号转换、处理编码等视觉机理方面的研究、甚至临床应用的视网膜修复提供了技术方案。视网膜大体是由以下几个部分组成层状结构，依次从外往里分别是神经，节细胞层，双极细胞层，水平细胞层、色素上皮、感光细胞层(包括视锥细胞核视杆细胞两种)和位于其后的脉络膜等，光感受细胞的功能是将光转换成电信号，杆细胞将光量子能量转换成电信号，具体地说就是光刺激变成感光细胞的膜电位超极化，(光致超极化效应)，经化学突触将信号传到双极细胞，双极细胞进而又将信号处理后经化学突触传递到神经节细胞，神经节细胞是唯一的能将视网膜处理后的视觉信息编码为神经冲动传输到脑的细胞。要了解视网膜中光、电信号在不同位置的状态，研究视觉信号从光感受细胞到神经节细胞传递过程中的信息处理机制；或通过点阵电刺激残存的视网膜细胞、在失明患者的皮层形成光幻视而实现视觉功能修复疾病的治疗，都需要在视网膜部位植入电极，实现对视网膜中电信号的记录或将人工形成的电刺激信号传递给视网膜。由于视网膜部位组织敏感，空间有限，倒装的结构使外界光线首先经过神经节细胞和水平双极等细胞层以后才能到达光感受细胞层，用于视网膜修复或功能研究的全透明柔性电极的柔性、轻薄和全透明的特点，可以使光线能正常到达感光细胞；可以满足视网膜的曲面结构，最大限度地为视网膜在电极植入后功能的保持提供最佳的器件选择。
在视网膜的在体研究之外，离体研究中，全透明柔性电极同时拥有对可见光的通透性和电记录或刺激特性，也可以使得视网膜离体电生理实验的设计更加灵活。
目前国内外关于基于聚合物柔性电极的研究被广泛开展，但这些柔性电极均不具备全透明特性，所以很难运用到视网膜光电信号转换、处理编码等视觉机理方面的研究。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，为探索视网膜在光电信号转换、处理编码等视觉机理方面的应用与研究提供有力的工具。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，包括：
一衬底支撑层；
一第一绝缘层，该第一绝缘层制作在衬底支撑层上面的两侧，该两侧的第一绝缘层之间形成有一窗口，该窗口的深度与第一绝缘层的厚度相同；
一透明导电层，该透明导电层制作在第一绝缘层之间的窗口内、该衬底支撑层的表面；
一第二绝缘层，该第二绝缘层制作在导电层的中间部位。
从上述技术方案可以看出，采用本发明制作出的全透明柔性电极为探索视网膜在光电信号转换、处理编码等视觉机理方面的研究提供有力的工具，与此同时全透明柔性电极同时拥有对可见光的通透性和电记录或刺激特性，也可以使得视网膜离体电生理实验的设计更加灵活。
附图说明
为了进一步理解本发明，以下结合实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明，其中：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，包括：
一衬底支撑层10，该衬底支撑层10的厚度为10nm-15μm，衬底支撑层10厚度的选择可以根据具体应用要求，厚度越薄，电极可以展示出更好的柔韧性；
一第一绝缘层20，该第一绝缘层20制作在衬底支撑层10上面的两侧，该两侧的第一绝缘层20之间形成有一窗口21，该窗口21的深度与第一绝缘层20的厚度相同，该第一绝缘层20的厚度为10nm-15μm，厚度的选择可以根据具体应用要求，厚度越薄，电极可以展示出更好的柔韧性，该第一绝缘层20之间的窗口21的数量为1或大于1。该窗口21是用于电记录、刺激和引出外部连接导线，该窗口21的大小根据实际应用需求设计，窗口21的尺寸越小，实现的应用密度就越大。
一透明导电层30，该透明导电层30制作在第一绝缘层20之间的窗口21内、该衬底支撑层10的表面，该透明导电层30的材料为氧化铟锡或石墨烯，该透明导电层30的厚度为5nm-1μm。该透明导电层30的厚度会影响到电极的整体柔韧性，其厚度越厚，对电极的整体柔韧性影响越大。而且透明导电层30的电阻也与厚度是成反比的，透明导电层30越厚，电阻越小。所以该透明导电层30的厚度要综合考虑电阻与柔韧性。
一第二绝缘层40，该第二绝缘层40制作在导电层30的中间部位。该第二绝缘层40是为了使不同导电层线路之间相互绝缘隔开。
其中该衬底支撑层10、第一绝缘层20和二绝缘层40的材料为聚对二甲苯。
其中该衬底支撑层10、第一绝缘层20和二绝缘层40的材料为柔性透明材料。
聚对二甲苯材料在可见光范围内具有80％的透光率，而且具有很好的柔韧性和生物相容性。聚对二甲苯的沉积是室温沉积，不会产生热应力。
其中衬底支撑层10、透明导电层30和二绝缘层40叠加后的对可见光的透光率大于80％，这个透光率已经满足视网膜修复或功能的应用需求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，包括：
一衬底支撑层；
一第一绝缘层，该第一绝缘层制作在衬底支撑层上面的两侧，该两侧的第一绝缘层之间形成有一窗口，该窗口的深度与第一绝缘层的厚度相同；
一透明导电层，该透明导电层制作在第一绝缘层之间的窗口内、该衬底支撑层的表面；
一第二绝缘层，该第二绝缘层制作在导电层的中间部位。
2.根据权利要求1所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其中该衬底支撑层、第一绝缘层和二绝缘层的材料为聚对二甲苯。
3.根据权利要求2所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其中该衬底支撑层、第一绝缘层和二绝缘层的材料为柔性透明材料。
4.根据权利要求1所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其中衬底支撑层的厚度为10nm-15μm。
5.根据权利要求1所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其中第一绝缘层的厚度为10nm-15μm。
6.根据权利要求1所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其中透明导电层的材料为氧化铟锡或石墨烯。
7.根据权利要求6所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其中透明导电层的厚度为5nm-1μm。
8.根据权利要求1所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其中衬底支撑层、透明导电层和二绝缘层叠加后的对可见光的透光率大于80％。
9.根据权利要求1所述的用于视网膜修复或功能的全透明柔性电极，其电第一绝缘层之间的窗口的数量为1或大于1。
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