CN106388807B - 一种表面帖附电极阵列制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种表面帖附电极阵列基板的制备方法，所述方法包括提供一底部基体，根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第一材料形成导电层，并在所述导电层上形成图案化的面部基体，以使所述导电层部分暴露，形成用于采集或传输电信号的电极点，通过3D打印技术，实现表面帖附电极阵列的中导电层的制备，工艺简单，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及微电极技术领域，尤其涉及一种表面帖附电极阵列制备方法。
背景技术
癫痫(Epilepsy)是大脑神经元突发性异常放电导致的大脑短暂功能障碍的一种慢性疾病。根据世界卫生组织(WHO)提供的最新数据，目前全球有大约6000万癫痫患者，其中我国有近1000万。由于其发作频繁并且具有不可预知性，不仅严重影响患者的日常生活、学习和工作，甚至可能危及生命，给患者、家庭和社会带来极大的负担。
目前，癫痫的主要治疗方法是使用抗癫痫药物来防止癫痫的临床发作，其作用机制主要是对神经元离子通道的抑制。虽然传统的抗癫痫药物治疗对许多患者具有一定的治疗效果，但是抗癫痫药物的长期服用往往伴随着认知功能的损害(如记忆和注意缺陷等)以及其他中枢神经系统副作用(如精神运动速度异常、嗜睡、衰弱和头昏等)。即使如此，在全球范围内仍有30％左右的患者对药物治疗不敏感。对这些患者主要采用的是手术切除或者深脑电刺激等方法治疗。为了更加精确地定位癫痫病灶，实现对癫痫发作的实时监测，需要在患者颅内植入电极阵列进行长期的电生理记录。常用的电极种类为贴附于大脑皮层的电极阵列，主要的制备方式是硅橡胶固化成型，其制备工艺复杂，且制备的电极阵列尺寸较厚，质量较大，硬度较大，在慢性植入过程中电极阵列容易发生位移，从而损坏脑组织或者造成记录信号质量的下降。
发明内容
本发明提供一种表面帖附电极阵列的制备方法，能够简化表面帖附电极阵列的制造工艺，且采用3D打印技术可以实现小尺寸表面帖附电极阵列的制备。
第一方面，本发明实施例提供一种表面帖附电极阵列的制备方法，包括：
提供一底部基体；
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第一材料形成导电层；
在所述导电层上形成图案化的面部基体，以使所述导电层部分暴露，形成电极点，所述电极点用于采集或传输电信号。
本技术方案中，通过提供一底部基体，根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第一材料形成导电层，并在所述导电层上形成图案化的面部基体，以使所述导电层部分暴露，形成用于采集或传输电信号的电极点，通过3D打印技术，实现表面帖附电极阵列的中导电层的制备，工艺简单，降低生产成本。
结合第一方面，在第一方面的第一种实现中，所述提供一底部基体包括：
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术喷射第二材料形成所述底部基体。
在该技术方案中，通过利用3D打印技术实现底部基体的制备，工艺简单，降低制备成本。
结合第一方面，在第一方面的第二种实现中，所述在所述导电层上形成图案化的面部基体包括：
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术喷射第三材料形成所述图案化的面部基体。
在该技术方案中，通过利用3D打印技术实现面部基体的制备，工艺简单，降低制备成本。
结合第一方面，在第一方面的第三种实现中，所述在所述导电层上形成图案化的面部基体之前，所述表面帖附电极阵列的制备方法还包括：
在所述底部基体上形成导电线，所述导电线与所述导电层电连接，所述导电线用于传输电信号。
在该技术方案中，通过形成内置的导电线，以使导电线与电极点的接触更加稳定。
结合第一方面的第三种实现，在第一方面的第四种实现中，所述底部基体上形成导电线包括：
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第四材料形成所述导电线。
在该技术方案中，通过利用3D打印技术实现导电线的制备，工艺简单，降低制备成本。
结合第一方面，在第一方面的第五种实现中，所述在所述导电层上形成图案化的面部基体之后，所述表面帖附电极阵列的制备方法还包括：
在所述面部基体上形成生物相容层，以增强所述表面帖附电极阵列与生物组织的相容性。
结合第一方面的第五种实现，在第一方面的第六种实现中，所述在所述面部基体上形成生物相容层包括：
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述面部基体上喷射第五材料形成生物相容层。
在该技术方案中，通过利用3D打印技术实现生物相容层的制备，工艺简单，降低制备成本。
结合第一方面以及第一方面的第一至七种实现，在第七种实现中，所述底部基体的材质和/或所述面部基体的材质为硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
在该技术方案中，由柔性材料构成的底部基体或面部基体，可以减少在注入生物体内后，对生物组织的压迫，更加安全；而且可以连接电极接口，作为参考电极。
结合第一方面以及第一方面的第一至七种实现，在第八种实现中，所述导电层的材质为非磁性导电材料。
结合第一方面的第五或六种实现，在第九种实现中，所述生物相容层的材质为神经生长因子、聚赖氨酸、层黏连蛋白、抗炎性多肽中的至少一种。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种表面帖附电极阵列制备方法的流程示意图；
图2A-2C是本发明实施例提供的一种表面帖附电极阵列的各个制造流程中的剖面图；
图3是本发明实施例提供的一种表面帖附电极阵列的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种表面帖附电极阵列的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种表面帖附电极阵列的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种表面帖附电极阵列制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种表面帖附电极阵列制备方法的流程示意图。请一并参考图2A-2C，图2A-2C是本发明实施例提供的一种表面帖附电极阵列的各个制造流程中的剖面图。该表面帖附电极阵列制备方法包括：
步骤S101：提供一底部基体210；请一并参阅图2A。
具体地，该底部基体210可以由高分子聚合物材料，如硅橡胶薄膜通过裁剪制成，也可以由高分子聚合物材料印切而成，可以起到绝缘和支撑的作用。
本发明实施例中，步骤S101可以包括：根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术喷射第二材料形成所述底部基体。具体地，可以提供一衬底，在衬底上涂抹一层脱模剂，以便在完成表面帖附电极阵列的制备后，使得表面帖附电极阵列从衬底上脱落；根据表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在衬底上喷射第二材料，形成底部基体210，该第二材料可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一种。
本发明实施例中，所述底部基体的的材质可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一种。
步骤S102：根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体210上喷射第一材料形成导电层220。请一并参阅图2B。
可以理解，第一材料可以是导电材料，如导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属或金属合金等中的至少一种，其中该金属或金属合金可以包括金、银、钯、铁、铜等中的一种或多种的组合。
本发明实施例中，所述导电层220的材质为非磁性导电材料，制备的表面帖附电极阵列可以应用于核磁共振环境。该非磁性导电材料可以是导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等。
步骤S103：在所述导电层220上形成图案化的面部基体230，以使所述导电层部分暴露，形成电极点221，所述电极点221用于采集或传输电信号。请一并参阅图2C。
具体地，步骤S103具体可以是根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述导电层220喷射第三材料形成所述图案化的面部基体230；还可以是通过化学气相沉积或物理气相沉积法，在所述导电层220形成第三材料层，再通过光罩以及蚀刻工艺，形成所述面部基体230，以封装该表面帖附电极阵列。
本发明实施例中，所述面部基体230的材质，即第三材料可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
请参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种表面帖附电极阵列的结构示意图，该表面帖附电极阵列为点表面帖附电极阵列，可以包括一个电极点221，该电极点可以通过导电线束240连接电极阵列接口250，电极阵列接口250可以用于连接电生理记录设备，该生理记录设备可以用于记录通过电极点221采集的电信号，或产生电信号，并将该电信号传输给向连接生物体的电极点221。
请参阅图4，图4是本发明实施例提供的另一种表面帖附电极阵列的结构示意图，该表面帖附电极阵列为线表面帖附电极阵列，包括呈线性排列的多个电极点221，该电极点可以通过导电线束240连接电极阵列接口250。导电线束240包括多根互不连通的导线，该每根导线连接线表面帖附电极阵列中一个电极点221，电极阵列接口250可以用于连接电生理记录设备，该生理记录设备可以用于记录通过电极点221采集的电信号，或产生电信号，并将该电信号传输给向连接生物体的电极点221。
请参阅图5，图5是本发明实施例提供的又一种表面帖附电极阵列的结构示意图，该表面帖附电极阵列为面表面帖附电极阵列，包括在二维平面上排列的多个电极点221，该电极点可以导电线与导电线束240连接，导电线束240连接电极阵列接口250。导电线束240包括多根互不连通的导线，该每根导线连接线表面帖附电极阵列中一个电极点221，电极阵列接口250可以用于连接电生理记录设备，该生理记录设备可以用于记录通过电极点221采集的电信号，或产生电信号，并将该电信号传输给向连接生物体的电极点221。
本发明实施例中，通过提供一底部基体210，根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体210上喷射第一材料形成导电层220，并在所述导电层220上形成图案化的面部基体230，以使所述导电层部分暴露，形成用于采集或传输电信号的电极点221，通过3D打印技术，实现表面帖附电极阵列的中导电层230的制备，工艺简单，降低生产成本。
而且，采用3D打印技术制备表面帖附电极阵列中各个结构，进一步简化表面帖附电极阵列的制备工艺，提高效率。
请参阅图6，图6是本发明实施例提供的另一种表面帖附电极阵列制备方法的流程示意图。该表面帖附电极阵列制备方法包括：
步骤S601：提供一底部基体。
具体地，该底部基体可以由高分子聚合物材料，如硅橡胶薄膜通过裁剪制成，也可以由高分子聚合物材料印切而成，可以起到绝缘和支撑的作用。
本发明实施例中，步骤S601可以包括：根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术喷射第二材料形成所述底部基体。具体地，可以提供一衬底，在衬底上涂抹一层脱模剂，以便在完成表面帖附电极阵列的制备后，使得表面帖附电极阵列从衬底上脱落；根据表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在衬底上喷射第二材料，形成底部基体，该第二材料可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一种。
本发明实施例中，所述底部基体的材质可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一种。
步骤S602：根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第一材料形成导电层。
可以理解，第一材料可以是导电材料，如导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属或金属合金等中的至少一种，其中该金属或金属合金可以包括金、银、钯、铁、铜等中的一种或多种的组合。
本发明实施例中，所述导电层的材质为非磁性导电材料，制备的表面帖附电极阵列可以应用于核磁共振环境。该非磁性导电材料可以是导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维等。
步骤S603：在所述底部基体上形成导电线，所述导电线与所述导电层电连接，所述导电线用于传输电信号。
可以理解，步骤S603在步骤S602之前执行，也可以与步骤S602同时进行，也可以在步骤S602之后进行。
本发明实施例中，步骤S603可以包括：根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第四材料形成所述导电线。
其中，第四材料可以是导电材料，如导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属或金属合金等中的至少一种，其中该金属或金属合金可以包括金、银、钯、铁、铜等中的一种或多种的组合。导电线可以与导电层一体成型。导电线可以连接导电线束，导电线束连接电极阵列接口。导电线束包括多根互不连通的导线，该每根导线连接线表面帖附电极阵列中一个电极点，电极阵列接口可以用于连接电生理记录设备，该生理记录设备可以用于记录通过电极点采集的电信号，或产生电信号，并将该电信号传输给向连接生物体的电极点。
步骤S604：在所述导电层上形成图案化的面部基体，以使所述导电层部分暴露，形成电极点，所述电极点用于采集或传输电信号。
具体地，步骤S604具体可以是根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述导电层喷射第三材料形成所述图案化的面部基体；还可以是通过化学气相沉积或物理气相沉积法，在所述导电层形成第三材料层再通过光罩以及蚀刻工艺，形成所述面部基体，以封装该表面帖附电极阵列。
本发明实施例中，所述面部基体的材质，即第三材料可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
步骤S605：在所述面部基体上形成生物相容层，以增强所述表面帖附电极阵列与生物组织的相容性。
具体地，可以通过旋涂法在所述面部基体上形成生物相容层。可选地，还可以根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述面部基体230上喷射第五材料形成生物相容层。其中，第五材料可以包括神经生长因子、聚赖氨酸、层黏连蛋白、抗炎性多肽等中的至少一种。
本发明实施例，通过提供一底部基体，根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第一材料形成导电层，以及在所述底部基体上形成导电线，进而在所述导电层上形成图案化的面部基体，以使所述导电层部分暴露，形成用于采集或传输电信号的电极点，并在所述面部基体上形成生物相容层，以增强所述表面帖附电极阵列与生物组织的相容性，通过3D打印技术，实现表面帖附电极阵列的制备，工艺简单，降低生产成本。
而且，可以通过3D打印实现导电线的制备，以及通过在面部基体上形成生物相容层，增强所述表面帖附电极阵列与生物组织的相容性。
本发明实施例中所使用的技术术语仅用于说明特定实施例而并不旨在限定本发明。在本文中，单数形式“一”、“该”及“所述”用于同时包括复数形式，除非上下文中明确另行说明。进一步地，在说明书中所使用的用于“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件。
在所附权利要求中对应结构、材料、动作以及所有装置或者步骤以及功能元件的等同形式(如果存在的话)旨在包括结合其他明确要求的元件用于执行该功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述出于实施例和描述的目的被给出，但并不旨在是穷举的或者将被发明限制在所公开的形式。在不偏离本发明的范围和精神的情况下，多种修改和变形对于本领域的一般技术人员而言是显而易见的。本发明中所描述的实施例能够更好地揭示本发明的原理与实际应用，并使本领域的一般技术人员可了解本发明。
本发明中所描述的流程图仅仅为一个实施例，在不偏离本发明的精神的情况下对此图示或者本发明中的步骤可以有多种修改变化。比如，可以不同次序的执行这些步骤，或者可以增加、删除或者修改某些步骤。本领域的一般技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种表面帖附电极阵列的制备方法，其特征在于，所述表面帖附电极阵列的制备方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上涂抹一层脱模剂；
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述衬底上喷射第二材料形成底部基体；
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第一材料形成导电层；
在所述导电层上形成图案化的面部基体，采用3D打印技术在所述导电层喷射第三材料形成图案化的面部基体，以使所述导电层部分暴露，形成电极点，其中，所述电极点用于连接生物体，采集所述生物体的电信号或向生物体传输电信号，所述第三材料与所述第二材料相同；
将所述底部基体从所述衬底上脱落，得到所述表面帖附电极阵列。
2.如权利要求1所述的表面帖附电极阵列制备方法，其特征在于，所述在所述导电层上形成图案化的面部基体之前，所述表面帖附电极阵列的制备方法还包括：
在所述底部基体上形成导电线，所述导电线与所述导电层电连接，所述导电线用于传输电信号。
3.如权利要求2所述的表面帖附电极阵列制备方法，其特征在于，所述底部基体上形成导电线包括：
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第四材料形成所述导电线。
4.如权利要求1所述的表面帖附电极阵列制备方法，其特征在于，所述在所述导电层上形成图案化的面部基体之后，所述表面帖附电极阵列的制备方法还包括：
在所述面部基体上形成生物相容层，以增强所述表面帖附电极阵列与生物组织的相容性。
5.如权利要求4所述的表面帖附电极阵列制备方法，其特征在于，所述在所述面部基体上形成生物相容层包括：
根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述面部基体上喷射第五材料形成生物相容层。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的表面帖附电极阵列制备方法，其特征在于，所述底部基体的材质和所述面部基体的材质为硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
7.如权利要求1-5任一权利要求所述的表面帖附电极阵列制备方法，其特征在于，所述导电层的材质为非磁性导电材料。
8.如权利要求4或5所述的表面帖附电极阵列制备方法，其特征在于，所述生物相容层的材质为神经生长因子、聚赖氨酸、层黏连蛋白、抗炎性多肽中的至少一种。
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