CN115568858A - 神经电极装置及制备神经电极装置的方法 - Google Patents

神经电极装置及制备神经电极装置的方法 Download PDF

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Abstract

提供一种神经电极装置及制备神经电极装置的方法。神经电极装置包括:生物相容性固态基体,包括基板部分以及位于基板部分的一侧的呈阵列排布的多个凸起部分;多根柔性引线,每根柔性引线至少部分地嵌入基板部分;柔性电路板,与多根柔性引线的一端连接;以及多个柔性探针,分别与多根柔性引线的另一端连接,所述多个柔性探针与所述多个凸起部分一一对应,每个柔性探针包括柔性探针本体以及设于柔性探针本体上的至少一个电极,每个柔性探针至少部分地嵌入所述多个凸起部分中的一个相应凸起部分。本公开实施例技术方案可以实现柔性探针的阵列批量植入,以及减少植入对脑体带来的副反应并因此延长植入的时间。

Description

神经电极装置及制备神经电极装置的方法
技术领域
本公开涉及脑机接口技术领域,特别是涉及一种神经电极装置及制备神经电极装置的方法。
背景技术
脑机接口(Brain-computer interface,BCI),是指在人或动物的脑与计算机(或其它电子设备)之间建立的连接通路,可以实现脑与外部设备的直接交互,在认识脑、保护脑和模拟脑方面有着重要的作用,尤其是将来可用于治疗患有神经系统疾病的患者,使他们受损的运动和感知等功能得以恢复。神经电极作为脑机接口的核心部分,是与神经元相互作用的电生理器件,可以用来记录或干预神经活动状态。由美国犹他大学提出的犹他电极阵列(Utah Electrode Array,UEA)是神经电极的一个典型代表。犹他电极独特的三维针状结构使每个电极具有高时空分辨率的同时相互之间还可以保持良好的绝缘性,在植入后,电极的尖端只作用于周围一小群神经元,甚至可以记录单个神经元的放电活动。
目前,如何减少犹他电极阵列的探针在植入脑体后的副反应并因此延长植入的时间,是本领域技人员的一个重要研究方向。
发明内容
本公开实施例提供了一种神经电极装置及制备神经电极装置的方法,以减少探针植入对脑体带来的副反应并因此延长植入的时间。
根据本公开的一个方面,提供一种神经电极装置,包括:生物相容性固态基体,包括基板部分以及位于基板部分的一侧的呈阵列排布的多个凸起部分;多根柔性引线,每根柔性引线至少部分地嵌入基板部分;柔性电路板,与多根柔性引线的一端连接;以及多个柔性探针,分别与多根柔性引线的另一端连接,多个柔性探针与多个凸起部分一一对应,每个柔性探针包括柔性探针本体以及设于柔性探针本体上的至少一个电极,每个柔性探针至少部分地嵌入多个凸起部分中的一个相应凸起部分。
根据本公开的一个方面,提供一种制备神经电极装置的方法,包括:提供一柔性神经电极,柔性神经电极包括柔性电路板、多根柔性引线和多个柔性探针,其中,柔性电路板与多根柔性引线的一端连接,多个柔性探针分别与多根柔性引线的另一端连接,每个柔性探针包括柔性探针本体以及设于柔性探针本体上的至少一个电极;提供一电极模具,电极模具包括平板状凹槽以及与平板状凹槽连通且呈阵列排布的多个槽孔,多个槽孔沿背离平板状凹槽的方向延伸;将多根柔性引线的至少一部分置于平板状凹槽内,并将多个柔性探针一一对应地插入多个槽孔中的相应槽孔内;在多个槽孔和平板状凹槽内填充可固化的生物相容性溶液,并对生物相容性溶液进行固化,以使固化后的生物相容性溶液连同柔性神经电极成型为神经电极装置;以及,将神经电极装置与电极模具分离。
根据本公开的一个或多个实施例,可以实现柔性探针的阵列批量植入,以及减少植入对脑体带来的副反应并因此延长植入的时间。
根据在下文中所描述的实施例,本公开的这些和其它方面将是清楚明白的,并且将参考在下文中所描述的实施例而被阐明。
附图说明
在下面结合附图对于示例性实施例的描述中,本公开的更多细节、特征和优点被公开,在附图中:
图1是本公开一些实施例神经电极装置的示意图;
图2A是本公开一些实施例中分层布置的柔性引线的示意图;
图2B是本公开一些实施例中电极模具以及分层布置的柔性引线的示意图;
图3是本公开一些实施例中制备神经电极装置的方法流程图;
图4是本公开一些实施例中制备电极模具的流程图;
图5是本公开一些实施例中电极模具的结构示意图;
图6是本公开一些实施例中使用导入针将柔性探针插入相应槽孔的示意图;以及
图7是本公开一些实施例中填充生物相容性溶液的操作示意图。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本公开的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
将理解的是,尽管术语第一、第二、第三等等在本文中可以用来描述各种元件、部件、区、层和/或部分,但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当由这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分相区分。因此,下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可以被称为第二元件、部件、区、层或部分而不偏离本公开的教导。
诸如“在…下面”、“在…之下”、“较下”、“在…下方”、“在…之上”、“较上”等等之类的空间相对术语在本文中可以为了便于描述而用来描述如图中所图示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解的是,这些空间相对术语意图涵盖除了图中描绘的取向之外在使用或操作中的元件的不同取向。例如,如果翻转图中的元件,那么被描述为“在其它元件或特征之下”或“在其它元件或特征下面”或“在其它元件或特征下方”的元件将取向为“在其它元件或特征之上”。因此,示例性术语“在…之下”和“在…下方”可以涵盖在…之上和在…之下的取向两者。诸如“在…之前”或“在…前”和“在…之后”或“接着是”之类的术语可以类似地例如用来指示光穿过元件所依的次序。元件可以取向为其它方式(旋转90度或以其它取向)并且相应地解释本文中使用的空间相对描述符。另外,还将理解的是,当层被称为“在两个层之间”时,其可以是在该两个层之间的唯一的层,或者也可以存在一个或多个中间层。
本文中使用的术语仅出于描述特定实施例的目的并且不意图限制本公开。如本文中使用的,单数形式“一个”、“一”和“该”意图也包括复数形式,除非上下文清楚地另有指示。将进一步理解的是,术语“包括”和/或“包含”当在本说明书中使用时指定所述及特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文中使用的,术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任意和全部组合,并且短语“A和B中的至少一个”是指仅A、仅B、或A和B两者。
将理解的是,当元件或层被称为“在另一个元件或层上”、“连接到另一个元件或层”、“耦合到另一个元件或层”或“邻近另一个元件或层”时,其可以直接在另一个元件或层上、直接连接到另一个元件或层、直接耦合到另一个元件或层或者直接邻近另一个元件或层,或者可以存在中间元件或层。相反,当元件被称为“直接在另一个元件或层上”、“直接连接到另一个元件或层”、“直接耦合到另一个元件或层”、“直接邻近另一个元件或层”时,没有中间元件或层存在。然而,在任何情况下“在…上”或“直接在…上”都不应当被解释为要求一个层完全覆盖下面的层。
本文中参考本公开的理想化实施例的示意性图示(以及中间结构)描述本公开的实施例。正因为如此,应预期例如作为制造技术和/或公差的结果而对于图示形状的变化。因此,本公开的实施例不应当被解释为限于本文中图示的区的特定形状,而应包括例如由于制造导致的形状偏差。因此,图中图示的区本质上是示意性的,并且其形状不意图图示元件的区的实际形状并且不意图限制本公开的范围。
除非另有定义,本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员所通常理解的相同含义。将进一步理解的是,诸如那些在通常使用的字典中定义的之类的术语应当被解释为具有与其在相关领域和/或本说明书上下文中的含义相一致的含义,并且将不在理想化或过于正式的意义上进行解释,除非本文中明确地如此定义。
相关技术中的神经电极装置,为便于探针在脑体准确植入以及便于操作,探针通常具有一定的硬度。这样,硬质的探针在植入脑体后可能因相对脑体的切割作用而引起一系列排异反应,例如造成植入区周围神经坏死、慢性炎症以及神经元细胞失活,进而可能导致探针接收到的信号随着时间的推移而退化。一些相关技术虽然可以将探针批量植入,但由于连接多个探针的基体是硬质的,导致探针对于脑体的切割作用更加严重,因此带来的排异反应也更加明显。
本公开实施例提供了一种神经电极装置及制备神经电极装置的方法,可以实现柔性探针的阵列批量植入,以及减少植入对脑体带来的副反应并因此延长植入的时间。
如图1所示,本公开一些实施例提供的神经电极装置100,包括生物相容性固态基体110、多根柔性引线120(图中仅示意了其中一根柔性引线120)、柔性电路板130和多个柔性探针140(图中仅示意了其中一个柔性探针140)。生物相容性固态基体110包括基板部分111以及位于基板部分111的一侧并且呈阵列排布的多个凸起部分112。多根柔性引线120中的每根柔性引线120至少部分地嵌入基板部分111。柔性电路板130与多根柔性引线120的一端连接。多个柔性探针140分别与多根柔性引线120的另一端连接,而且,多个柔性探针140与多个凸起部分112一一对应,每个柔性探针140包括柔性探针本体141以及设于柔性探针本体141上的至少一个电极142,每个柔性探针140至少部分地嵌入多个凸起部分112中的一个相应凸起部分112。
柔性探针140在植入脑体组织后,可以通过其上的电极142来感测脑组织信号或者向脑组织输出脉冲信号。柔性探针140与柔性电路板130之间通过柔性引线120来进行信号的传输。在一些实施例中,柔性探针140为整体呈现柔性的丝状柔性探针,其例如可以通过微机电系统(MEMS)工艺制作。
在一些实施例中,柔性探针140的柔性探针本体141与相应柔性引线120材料相同且一体连接。例如,可以在一丝状柔性导线的末段部分制作至少一个电极,将该末段部分作为用于植入脑体的柔性探针140,其余部分作为柔性引线120。
在本公开实施例中,生物相容性材料指受植入区周围生物组织的影响能够产生分解或溶解,继而能够被人体安全吸收或者排出的一种材料。生物相容性固态基体110可以由生物相容性溶液固化形成,可以包含蚕丝蛋白、胶原蛋白、壳聚糖、聚乙二醇中的至少一种。
本公开实施例的神经电极装置100的柔性探针140在植入脑体之前以及在植入脑体的过程中呈固态并且具有一定的硬度,因此便于植入操作,生物相容性固态基体110也便于多个柔性探针140的快速、准确定位。柔性探针140在植入脑体之后,生物相容性固态基体110在周围生物组织的影响下分解或溶解,分解物或溶解物可以被人体安全吸收或者排出,从而,柔性探针140在植入区呈现柔性。相比在脑体长期植入硬质探针,本公开实施例神经电极装置100的设计,可以显著减少探针植入对脑体带来的副反应并因此延长植入的时间。
此外,在本公开实施例中,神经电极装置100的多个柔性探针140与多个凸起部分112一一对应设置,多个柔性探针140也呈阵列排布,这样,可以一次将排布好的多个柔性探针140同时植入脑体,从而提高植入操作的效率。
在一些实施例中,生物相容性固态基体110的多个凸起部分112分别呈锥状,例如可以分别呈喇叭锥状。这样,有利于柔性探针140在脑体组织中的植入。而且,凸起部分112比较容易受周围生物组织的影响而分解或溶解,使得嵌入多个凸起部分112中的电极142可以尽快开始工作。
如图1所示,在一些实施例中,多个柔性探针140中的每个柔性探针140的柔性探针本体141包括与多根柔性引线120中的一根相应柔性引线120连接的第一端和与第一端相对的第二端,第二端具有供与导入针500(参见图6所示)机械配合的牵引部143。
导入针500例如可以为钨丝导入针。导入针500的末端可以与位于柔性探针140的第二端的牵引部143机械配合,从而可以引导柔性探针140移动到目标位置,例如,引导柔性探针140移动到下文中电极模具210的相应槽孔212内。在柔性探针140的第二端设计牵引部143,便于操作柔性探针140以及将柔性探针140准确移动至目标位置。
在一些实施例中,牵引部143设计为孔,从而,导入针500可以穿过孔与其机械配合。在将柔性探针140移动到目标位置后,导入针500可以在外力作用下从孔中脱离,从而与柔性探针140分离。
在本公开的另一些实施例中,牵引部143也可以设计为勾状或者凸起形状。本公开对于牵引部143的具体结构形式不做具体限定,只要能够与导入针500的末端机械配合,能够随导入针500移动到目标位置后与导入针500分离即可。
如图1所示,在本公开的一些实施例中,对于多个柔性探针140中的至少一部分柔性探针140中的每个柔性探针140,其至少一个电极142中的至少一部分电极142曝露于相应的凸起部分112的表面。
柔性探针在植入脑体之后,生物相容性固态基体110会在周围生物组织的影响下分解或溶解,这需要经历一定的时间。通过将至少一个电极142中的至少一部分电极142曝露于相应凸起部分112的表面,使得柔性探针在植入脑体之后,该部分电极142便可以先开始工作,而不必等待生物相容性固态基体110全部分解或溶解,从而可以提高神经电极装置100感测和/或输出信号的及时性。
如图2A和图2B所示,在一些实施例中,在一丝状柔性导线的末段部分制作至少一个电极(电极未在图中示出),将该末段部分作为用于植入脑体的柔性探针140,其余部分作为柔性引线120。在该实施例中,多根柔性引线120(图中仅示意了其中一部分柔性引线120)分为多层布置(不限于图中所示的3层),其中,相邻两层柔性引线120中,位于上层的柔性引线的长度大于位于下层的柔性引线的长度。在该实施例中,位于同一层的柔性引线120的长度可以相同或者不完全相同(即至少有两根柔性引线的长度不同)。将柔性引线120分层布置,便于根据柔性探针140的阵列排布设计合理设计柔性引线120的长度,使之与电极模具210的槽孔212(参见下文实施例的描述)的排布相适应,从而节约布线面积,使得布线更加合理。
结合图1和图3所示,本公开实施例还提供了一种制备前述神经电极装置100的方法1000,包括以下步骤S101至步骤S105。
在步骤S101,提供一柔性神经电极(图1中神经电极装置100除生物相容性固态基体110之外的部分)。该柔性神经电极包括柔性电路板130、多根柔性引线120和多个柔性探针140,其中,柔性电路板130与多根柔性引线120的一端连接,多个柔性探针140分别与多根柔性引线120的另一端连接,每个柔性探针140包括柔性探针本体141以及设于柔性探针本体141上的至少一个电极142。柔性神经电极可以通过MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem,微机电系统)工艺制作而成。
在步骤S102,提供一电极模具210。参照图5所示,该电极模具210包括平板状凹槽211以及与平板状凹槽211连通且呈阵列排布的多个槽孔212,该多个槽孔212沿背离平板状凹槽211的方向延伸。
在步骤S103,将多根柔性引线120的至少一部分置于平板状凹槽211内,并将多个柔性探针140一一对应地插入多个槽孔212中的相应槽孔212内。
在步骤S104,在多个槽孔212和平板状凹槽211内填充可固化的生物相容性溶液,并对生物相容性溶液进行固化,以使固化后的生物相容性溶液连同柔性神经电极成型为神经电极装置100。
在步骤S105,将神经电极装置100与电极模具210分离。
采用本公开实施例方法1000制备的神经电极装置100,在柔性探针140植入脑体后,对脑体带来的副反应较小,适于在脑体内长期植入。此外,采用本公开实施例方法1000制备的神经电极装置100,可以一次将阵列排布的多个柔性探针140同时植入脑体,植入操作的效率较高。
在本公开的一些实施例中,在步骤S102之前已经预先制备好电极模具210,如图4所示,制备电极模具210的过程包括以下步骤S1011至步骤S1015。
在步骤S1011,提供一基板310。在一些实施例中,基板310可以采用硅片基板或者金属基板。
在步骤S1012,对基板310进行网格切割以得到呈阵列排布的多个柱体311,其中,切割的深度小于基板310的厚度。
基板310在切割后仍然是一体结构。网格切割例如可以是先沿横向切割,再沿纵向切割,从而得到多个长方体形状的柱体311。根据网格切割方式的不同,柱体311还可以为其它形状,例如还可以为六棱柱形状等。
在步骤S1013,对基板310上的多个柱体311进行蚀刻,得到具有呈阵列排布的多个凸起312的凸模300。
在一些实施例中,该步骤可以采用如下方式实现:首先,使用夹持装置(如机械手臂)夹持经过步骤S1012切割后的基板并将基板倒置;然后,将基板反复浸入蚀刻溶液并且每次浸入持续一定时间,直到多个柱体311被蚀刻形成预期形状的多个凸起312,例如锥形凸起,以此来形成凸模300。
在该步骤中,若基板采用硅片基板,蚀刻溶液可以选用氢氧化钾或氟化氢溶液;若基板采用金属基板,蚀刻溶液可以选用强酸类溶液。此外,可以通过调节蚀刻溶液的浓度、基板浸入蚀刻溶液的持续时间、基板浸入蚀刻溶液的次数、基板从蚀刻溶液中提起的上升速率等参数,使蚀刻达到预期效果。
在一些实施例中,当蚀刻溶液为强酸类溶液时,为避免蚀刻溶液的浓度因强酸挥发而变化较大,在蚀刻过程中,还可以根据实际挥发情况,在蚀刻溶液中按照一定速率注水,以维持蚀刻溶液浓度稳定。
在步骤S1014,将凸模300浸入可固化溶液400中,并对可固化溶液400进行固化,以使可固化溶液400最终成型为电极模具210。
可固化溶液400的具体类型不限,在一些实施例中,可固化溶液400采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)溶液。在将凸模300浸入可固化溶液400之后,可以将凸模300与可固化溶液400整体置于真空箱内,以去除可固化溶液400中的水汽,然后,调节真空箱内温度至设定温度,使得可固化溶液400固化。
在步骤S1015,将电极模具210与凸模300分离,从而得到电极模具210(如图5所示)。
在本公开的一些实施例中,如图6所示,柔性探针140的柔性探针本体141包括与前述多根柔性引线120中的一根相应柔性引线120连接的第一端和与第一端相对的第二端,第二端具有供与导入针500(例如钨丝导入针)机械配合的牵引部143(例如为孔)。在前述的步骤S103中,将多个柔性探针140一一对应地插入多个槽孔212中的相应槽孔212内,包括:针对每个柔性探针140,利用导入针500牵引柔性探针本体141的牵引部143,将柔性探针140插入相应的槽孔212内。在将柔性探针140移动到目标位置后,导入针500可以在外力作用下从孔中脱离,从而只留柔性探针140在槽孔212内。
在一些实施例中,将柔性探针140插入相应的槽孔212内,包括:使柔性探针140的至少一个电极142中的至少一部分电极142与相应的槽孔212的孔壁接触。这样,在柔性探针植入脑体之后,该部分电极142便可以先开始工作,而不必等待生物相容性固态基体110全部分解或溶解,从而可以提高神经电极装置100感测和/或输出信号的及时性。
在本公开的一些实施例中,生物相容性溶液包含蚕丝蛋白、胶原蛋白、壳聚糖、聚乙二醇中的至少一种。
在一些实施例中,如图7所示,在步骤S103,对填充于电极模具210(图中(a)~(d)部分以电极模具210的其中一个槽孔212进行示意)内的生物相容性溶液进行固化包括:在利用导入针500将柔性探针140插入相应的槽孔212之后(如图7中(a)部分所示),并且在导入针500从相应的槽孔212拔出之前,在多个槽孔212和平板状凹槽211(参见图5中所示)内进行第一次生物相容性溶液填充(如图7中(b)部分所示);对第一次填充的生物相容性溶液进行固化;在导入针500从相应的槽孔212拔出之后(如图7中(c)部分所示),在多个槽孔212和平板状凹槽211内进行第二次生物相容性溶液填充(如图7中(d)部分所示);以及,对第二次填充的生物相容性溶液进行固化(如图7中(e)部分所示)。
在一个示例中,填充生物相容性溶液可以采用滴注的方式进行。固化处理的具体方式不限,例如可以为自然蒸发晾干或者风干。
在利用导入针500将柔性探针140插入相应的槽孔212之后,并且在导入针500从相应的槽孔212拔出之前,对第一次填充的生物相容性溶液进行固化,这样,可以保证柔性探针140具有一定的硬度,便于植入。在导入针500从相应的槽孔212拔出之后,再次填充生物相容性溶液并进行固化,可以填充导入针500形成的孔隙,使得填充和固化更为充分,所形成生物相容性固态基体110的结构均匀可靠。
本说明书提供了能够用于实现本公开的许多不同的实施方式或例子。应当理解的是,这些不同的实施方式或例子完全是示例性的。因此,本公开的保护范围应以所附权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种神经电极装置,包括:
生物相容性固态基体,包括基板部分以及位于基板部分的一侧的呈阵列排布的多个凸起部分;
多根柔性引线,每根柔性引线至少部分地嵌入基板部分;
柔性电路板,与所述多根柔性引线的一端连接;以及
多个柔性探针,分别与所述多根柔性引线的另一端连接,所述多个柔性探针与所述多个凸起部分一一对应,每个柔性探针包括柔性探针本体以及设于柔性探针本体上的至少一个电极,每个柔性探针至少部分地嵌入所述多个凸起部分中的一个相应凸起部分。
2.如权利要求1所述的神经电极装置,其中,对于所述多个柔性探针中的至少一部分柔性探针中的每个柔性探针,所述至少一个电极中的至少一部分电极曝露于相应凸起部分的表面。
3.如权利要求1所述的神经电极装置,其中,每个柔性探针的柔性探针本体包括与所述多根柔性引线中的一根相应柔性引线连接的第一端和与第一端相对的第二端,第二端具有供与导入针机械配合的牵引部。
4.如权利要求3所述的神经电极装置,其中,牵引部为孔。
5.如权利要求1所述的神经电极装置,其中,凸起部分呈锥状。
6.如权利要求1所述的神经电极装置,其中,每个柔性探针的柔性探针本体与相应柔性引线材料相同且一体连接。
7.如权利要求1所述的神经电极装置,其中,所述多根柔性引线分为多层布置,其中,
相邻两层柔性引线中,位于上层的柔性引线的长度大于位于下层的柔性引线的长度;
位于同一层的柔性引线的长度相同或者不完全相同。
8.如权利要求1至7中任一项所述的神经电极装置,其中,生物相容性固态基体包含蚕丝蛋白、胶原蛋白、壳聚糖、聚乙二醇中的至少一种。
9.一种制备神经电极装置的方法,包括:
提供一柔性神经电极,柔性神经电极包括柔性电路板、多根柔性引线和多个柔性探针,其中,柔性电路板与所述多根柔性引线的一端连接,所述多个柔性探针分别与所述多根柔性引线的另一端连接,每个柔性探针包括柔性探针本体以及设于柔性探针本体上的至少一个电极;
提供一电极模具,电极模具包括平板状凹槽以及与平板状凹槽连通且呈阵列排布的多个槽孔,所述多个槽孔沿背离所述平板状凹槽的方向延伸;
将所述多根柔性引线的至少一部分置于平板状凹槽内,并将所述多个柔性探针一一对应地插入所述多个槽孔中的相应槽孔内;
在所述多个槽孔和平板状凹槽内填充可固化的生物相容性溶液,并对生物相容性溶液进行固化,以使固化后的生物相容性溶液连同柔性神经电极成型为神经电极装置;以及
将神经电极装置与电极模具分离。
10.如权利要求9所述的方法,还包括:
制备所述电极模具,包括:
提供一基板;
对基板进行网格切割以得到呈阵列排布的多个柱体,其中,切割的深度小于基板的厚度;
对基板上的所述多个柱体进行蚀刻,得到具有呈阵列排布的多个凸起的凸模;
将凸模浸入可固化溶液中,并对可固化溶液进行固化,以使可固化溶液成型为电极模具;以及
将电极模具与凸模分离。
11.如权利要求10所述的方法,其中,基板为硅片基板或者金属基板。
12.如权利要求10所述的方法,其中,可固化溶液包括聚二甲基硅氧烷溶液。
13.如权利要求9所述的方法,其中,每个柔性探针的柔性探针本体包括与所述多根柔性引线中的一根相应柔性引线连接的第一端和与第一端相对的第二端,第二端具有供与导入针机械配合的牵引部,并且其中,将所述多个柔性探针一一对应地插入所述多个槽孔中的相应槽孔内包括:
针对每个柔性探针,利用导入针牵引柔性探针本体的牵引部,将柔性探针插入相应的槽孔内。
14.如权利要求13所述的方法,其中,将柔性探针插入相应的槽孔内包括:使柔性探针的至少一个电极中的至少一部分电极与相应的槽孔的孔壁接触。
15.如权利要求13所述的方法,其中,对生物相容性溶液进行固化包括:
在利用导入针将柔性探针插入相应的槽孔之后,并且在导入针从相应的槽孔拔出之前,在多个槽孔和平板状凹槽内进行第一次生物相容性溶液填充;
对第一次填充的生物相容性溶液进行固化;
在导入针从相应的槽孔拔出之后,在所述多个槽孔和平板状凹槽内进行第二次生物相容性溶液填充;以及
对第二次填充的生物相容性溶液进行固化。
16.如权利要求15所述的方法,其中,固化包括自然蒸发晾干或者风干。
17.如权利要求9至16中任一项所述的方法,其中,生物相容性溶液包含蚕丝蛋白、胶原蛋白、壳聚糖、聚乙二醇中的至少一种。
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Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1600264A (zh) * 2003-09-25 2005-03-30 中国科学院生物物理研究所 多电极阵列及其制造方法
US20100152811A1 (en) * 2006-06-30 2010-06-17 Flaherty Christopher J Nerve regeneration system and lead devices associated therewith
US20120323288A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 David Anderson Hybrid clustered neural interface system
EP2870980A2 (en) * 2013-11-08 2015-05-13 NeuroNexus Technologies, Inc. Three-dimensional neural probe microelectrode array and method of manufacture
CN106667475A (zh) * 2016-12-20 2017-05-17 国家纳米科学中心 一种植入式柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法
CN107029350A (zh) * 2017-03-15 2017-08-11 清华大学 一种用于视神经假体的微针阵列电极
WO2018053017A1 (en) * 2016-09-13 2018-03-22 University Of Utah Researchfoundation Microneedle arrays having a bio-erodible substrate
CN109171718A (zh) * 2018-08-03 2019-01-11 北京大学 微针电极阵列装置
US20190254547A1 (en) * 2013-11-15 2019-08-22 Case Western Reserve University Interfacing with the peripheral nervous system (pns) using targeted fascicular interface device
CN110786846A (zh) * 2019-12-11 2020-02-14 中国科学院深圳先进技术研究院 一种柔性记录电极及其制备方法与植入方法
CN112631425A (zh) * 2020-12-21 2021-04-09 上海交通大学 一种微针阵列式脑机接口器件及其制备方法
CN112703030A (zh) * 2018-08-15 2021-04-23 阿勒根公司 具有活性成分的微针阵列
CN113181549A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 中国科学院空天信息创新研究院 癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法
CN113712575A (zh) * 2021-07-16 2021-11-30 清华大学 一种全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统
CN114010198A (zh) * 2021-11-11 2022-02-08 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 一种高密度自绝缘的柔性微针电极及其制备方法
CN114053582A (zh) * 2021-11-09 2022-02-18 上海脑虎科技有限公司 一种基于柔性电极探针的视觉增强方法、装置及系统
CN114469117A (zh) * 2022-02-25 2022-05-13 武汉衷华脑机融合科技发展有限公司 一种带有可降解涂层的神经接口
CN114642436A (zh) * 2022-02-22 2022-06-21 上海脑虎科技有限公司 一种柔性神经电极封装结构、制备方法及设备
CN114795230A (zh) * 2022-03-29 2022-07-29 北京理工大学 一种用于记录脑电信号的植入式无线神经传感器
CN114849059A (zh) * 2022-04-13 2022-08-05 华中科技大学 一种无电池柔性植入式深部脑刺激器、系统和制备方法
CN114869288A (zh) * 2022-06-21 2022-08-09 三序光学科技(苏州)有限公司 一种新型神经光电极

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1600264A (zh) * 2003-09-25 2005-03-30 中国科学院生物物理研究所 多电极阵列及其制造方法
US20100152811A1 (en) * 2006-06-30 2010-06-17 Flaherty Christopher J Nerve regeneration system and lead devices associated therewith
US20120323288A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 David Anderson Hybrid clustered neural interface system
EP2870980A2 (en) * 2013-11-08 2015-05-13 NeuroNexus Technologies, Inc. Three-dimensional neural probe microelectrode array and method of manufacture
US20190254547A1 (en) * 2013-11-15 2019-08-22 Case Western Reserve University Interfacing with the peripheral nervous system (pns) using targeted fascicular interface device
WO2018053017A1 (en) * 2016-09-13 2018-03-22 University Of Utah Researchfoundation Microneedle arrays having a bio-erodible substrate
CN106667475A (zh) * 2016-12-20 2017-05-17 国家纳米科学中心 一种植入式柔性神经微电极梳及其制备方法和植入方法
CN107029350A (zh) * 2017-03-15 2017-08-11 清华大学 一种用于视神经假体的微针阵列电极
CN109171718A (zh) * 2018-08-03 2019-01-11 北京大学 微针电极阵列装置
CN112703030A (zh) * 2018-08-15 2021-04-23 阿勒根公司 具有活性成分的微针阵列
CN110786846A (zh) * 2019-12-11 2020-02-14 中国科学院深圳先进技术研究院 一种柔性记录电极及其制备方法与植入方法
CN112631425A (zh) * 2020-12-21 2021-04-09 上海交通大学 一种微针阵列式脑机接口器件及其制备方法
CN113181549A (zh) * 2021-04-28 2021-07-30 中国科学院空天信息创新研究院 癫痫灶定位脑深部柔性微纳电极阵列及其制备方法
CN113712575A (zh) * 2021-07-16 2021-11-30 清华大学 一种全脑多模态神经活动探测的光电脑机接口系统
CN114053582A (zh) * 2021-11-09 2022-02-18 上海脑虎科技有限公司 一种基于柔性电极探针的视觉增强方法、装置及系统
CN114010198A (zh) * 2021-11-11 2022-02-08 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 一种高密度自绝缘的柔性微针电极及其制备方法
CN114642436A (zh) * 2022-02-22 2022-06-21 上海脑虎科技有限公司 一种柔性神经电极封装结构、制备方法及设备
CN114469117A (zh) * 2022-02-25 2022-05-13 武汉衷华脑机融合科技发展有限公司 一种带有可降解涂层的神经接口
CN114795230A (zh) * 2022-03-29 2022-07-29 北京理工大学 一种用于记录脑电信号的植入式无线神经传感器
CN114849059A (zh) * 2022-04-13 2022-08-05 华中科技大学 一种无电池柔性植入式深部脑刺激器、系统和制备方法
CN114869288A (zh) * 2022-06-21 2022-08-09 三序光学科技(苏州)有限公司 一种新型神经光电极

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