CN217794109U - 一种带有发光单元的微针 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带有发光单元的微针，包括至少一个体电极和至少一个集成电路芯片，所述集成电路芯片与微针的尾部键合，形成电连接；所述体电极上至少具有一个电极点和至少一个发光单元，所述电极点、所述发光单元分别与所述集成电路芯片电连接，所述发光单元能够发出不同波长的光。本申请的微针携带发光单元，可点亮体电极；可通过发光单元发出特定波长的光，对神经元进行光刺激，扩充了对神经进行刺激的方式。

Description

一种带有发光单元的微针

技术领域

本申请涉及神经接口技术领域，特别是涉及一种带有发光单元的微针。

背景技术

神经接口提供了一种连接神经细胞与外部设备的通路，它可以通过外部设备刺激神经细胞产生动作电位，也可以记录神经细胞产生的动作电位，以此实现大脑与外部设备的双向通信。因此，神经接口被广泛用于研究和治疗各种神经性疾病，如帕金森病、癫痫、抑郁症和特发性震颤等。

目前，主要采用电刺激的方式来刺激神经元，然后再采集相对应的神经信号活动，对神经信号进行分析，推测神经元的活动。但电刺激会作用于电极附近的部位，无法对特定的神经元施加刺激。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本申请提供了一种带有发光单元的微针，携带发光单元，可点亮体电极；可通过发光单元发出特定波长的光，对指定的神经元进行光刺激，扩充了对神经进行刺激的方式。

本申请解决问题的技术方案为，提供一种带有发光单元的微针，一种带有发光单元的微针，包括至少一个体电极和至少一个集成电路芯片，所述集成电路芯片与微针的尾部键合，形成电连接；所述体电极上至少具有一个电极点和至少一个发光单元，所述电极点、所述发光单元分别与所述集成电路芯片电连接，所述发光单元能够发出不同波长的光。

进一步地，所述发光单元至少发出两种波长的光。

进一步地，所述发光单元所发出的光的波长为400nm～1700nm。

进一步地，所述发光单元的光源包括但不限于有机发光二极管OLED光源、光纤光源、荧光光源或红外光源。

进一步地，所述体电极上预留有接地焊点，所述有机发光二极管OLED光源的阴极与地信号连接，所述有机发光二极管OLED光源的阳极与所述集成电路芯片建立独立连接。

进一步地，所述光纤光源的一端与光波导连接，所述光波导与所述集成电路芯片连接。

进一步地，所述体电极上覆有涂层，所述涂层以荧光芳香族刚性链聚合物或氮化镓制作而成，使得所述发光单元所发出的光能够被所述体电极上的材料吸收。所述体电极散发荧光，从而显示其位置。

进一步地，所述发光单元、所述电极点在所述体电极上纵向间隔排列。

进一步地，所述发光单元、所述电极点在所述体电极上等间距并列分布。

进一步地，所述发光单元纵向单列分布于所述体电极的中间位置，所述电极点对称分布于所述发光单元的两侧。

本申请的有益效果为：

本申请为一种带有发光单元的微针，控制发光单元发射特定波长的光，以点亮血管，以避免植入过程中体电极插入到血管中；还可以控制发光单元发射另一特定波长的光，点亮体电极，以获取体电极的植入位置。

本申请通过发光单元发出特定波长的光，对神经元进行光刺激，扩充了对神经进行刺激的方式。进一步地，可根据植入情况，控制发光单元发生相应波长的光。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与描述一起用于解释本申请的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本申请的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种带有发光单元的微针的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的发光单元与电极点的分布示意图一；

图3为本申请实施例提供的发光单元与电极点的分布示意图二；

图4为本申请实施例提供的一种光波导连接的示意图；

图5为本申请实施例的一种带有发光单元的微针的制作示意图一；

图6为本申请实施例的一种带有发光单元的微针的制作示意图二；

图7为本申请实施例的一种带有发光单元的微针的制作示意图三。

图中：1、基底；2、掺杂区；3、补偿层；4、互连层；5、介电层；6、波导；7、焊盘；8、电极点；9、发光单元。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为解决上述问题，本申请提出了一种带有发光单元的微针，请参阅图1-图 4，包括至少一个体电极和至少一个集成电路芯片，集成电路芯片与微针的尾部键合，形成电连接；体电极上至少具有一个电极点8和至少一个发光单元 9，电极点8、发光单元9分别与集成电路芯片电连接，发光单元9能够发出不同波长的光。其中，发光单元所发出的光的波长为400nm～1700nm，可发出不同颜色的可见光，也可以发出红外光。

本申请的发光单元9可为单一式光源也可以为组合式光源，一个发光单元 9内可包括多个独立的发光源，以发出多种不同的波长，以满足不同情况下的需求。

本申请的实施例中，其中的一个发光波长优选为650纳米，即琥铂色的光 (波长范围大约为630纳米～650纳米)，琥铂色光可以被血红蛋白吸收，使得血管能够被点亮，从而区分生物组织与血管，可以避免在手术植入过程中损伤血管。

本申请的实施例中，其中另一个发光波长约为525纳米的绿光，以便为观察血管提供足够的对比度。

进一步的，体电极上涂覆有荧光材料，可将发光单元9配置为发射能够被体电极上的荧光材料吸收的光，使得体电极上的荧光材料发出荧光，从而指示出体电极的位置。可以理解的是，体电极上的材料可以包括荧光芳香族刚性链聚合物或氮化镓，例如聚酰亚胺和/或其他荧光材料或荧光分子。

为了避免相邻体电极被相互干扰，在优选的实施例中，相邻体电极上涂覆不同的荧光材料，不同的荧光材料会吸收不同波长的光，避免体电极上的发光单元发出的光被邻近体电极的荧光材料吸收，保证不同的体电极能够被独立的点亮。

进一步的，发光单元9可以用于在不同深度的手术区域发出指定波长的光，对神经元进行光刺激。电极点8则用于采集神经信号，集成电路芯片用于分析处理电极点8所采集的神经信号。

本申请的实施例中，发光单元9可以为有机发光二极管OLED光源，也可以为光纤光源，通过光波导传输光源信号，发光单元9还可以为荧光光源或红外光源，发光单元的具体类型可以依据实际情况而定。

在一个具体的实施例中，可以采用半导体工艺将发光单元9直接制作在体电极上，或者在体电极上预留焊点，通过焊接工艺将已经制作好的发光二极管焊接在体电极上。为了提高发光二极管的可靠性，发光单元9可外覆弹性透明硅胶。

此时，焊点可以为接地焊点，发光单元9的阳极通过独立的金属线与集成电路芯片建立连接，发光单元9的阴极与地信号连接即可。金属线可以为直线形、波浪形、锯齿形等，本申请的附图中以直线形为例进行展示。

在另一个具体的实施例中，发光单元9采用光纤光源时，光纤光源的一端与光波导连接，光波导与集成电路芯片连接即可。

可以理解的是，当存在多个发光单元9、电极点8时，电极点8、阳极可通过金属线独立与集成电路芯片建立连接。

本申请的实施例中，发光单元9与电极点8对应出现，发光单元9与电极点8的排布方式包括：

发光单元9、电极点8在体电极上纵向间隔排列，即，发光单元9和电极点8分布在同一列，每个电极点8的上方或下方配套设置一个发光单元9，如图2中所示。可选的，发光单元9和电极点8设置在体电极的中间区域，两侧边缘区域用于布线；或者，发光单元9和电极点8靠近体电极的一侧边，其他空白区域用于布线。

发光单元9、电极点8在体电极上等间距并列分布，即，电极点8、发光单元9单独成列，每个电极点8的左侧或者右侧配套设置一个发光单元9，如图3中所示。

发光单元9纵向单列分布于体电极的中间，电极点8对称分布于发光单元 9的两侧，即，一个发光单元9对于两个电极点8，如图4中所示。可选的，发光单元9的后端设置波导6，可采用光波导的传输方式。

可以理解的是，电极点8的数模可大于发光单元9的数目，部分电极点8 可用于对神经元实施电刺激。

在植入微针的过程中，可以根据电极植入的情况依次开启相应的发光单元 9。举例而言，在初始植入过程中，所有的发光单元9均处于未发光的状态，电极点8处于信号采集状态，集成电路芯片实时获取各个电极点8的电位变化，随着微针逐渐植入到手术区域中，电极点8会接触到神经元或组织，电极点8的电位会发生变化，当某个电极点8的电位变化较大时，控制该电极点8 附近的发光单元9发射第一波长的光，指示血管的位置，以引导微针植入到正确的手术位置，避免插到血管中。

在完成微针植入后，针对每个电极点8，控制与该电极点8相匹配的发光单元9发射第二波长的光，从而对神经元实施光刺激。

请参阅图1，本申请的实施例中，微针可并列设置多个体电极，每个体电极上具备至少一个电极点8、发光单元9即可。

请参阅图5-图7，体电极的结构包括基底1、掺杂区2、补偿层3、互连层4、介电层5，具体的，选取基底1之后，将掺杂材料扩散到基底中，形成掺杂区，以形成探针结构的层，即掺杂区2。在掺杂区上沉积氧化物/氮化物/氧化物形成补偿层3，补偿层3可用于应力补偿，稳定微针的结构。在补偿层3上沉积多晶硅，形成互连层4。沉积介电层5，在介电层5上进行图案化操作，并沉积金属，形成电极点8和焊盘7(焊点)，并制作金属线，通过金属线连接电极点8和焊盘7。在介电层5上制作波导6，并进行图案化，以制作至少一个光波导芯，将光波导芯对于延伸至相应的电极点8附近。

基于本申请的结构特性，本申请的一种带有发光单元的微针在进行实际操作时，可控制发光单元9发射特定波长的光，以点亮血管，以避免植入过程中体电极插入到血管中；还可以控制发光单元9发射另一特定波长的光，点亮体电极，以获取体电极的植入位置。

通过控制发光单元9发出特定波长的光，可实现对神经元进行光刺激，能够扩充了对神经进行刺激的方式。可根据植入情况，控制发光单元9发生相应波长的光，多元化光刺激反应。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本申请所做的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施例只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有发光单元的微针，其特征在于，包括至少一个体电极和至少一个集成电路芯片，所述集成电路芯片与微针的尾部键合，形成电连接；所述体电极上至少具有一个电极点(8)和至少一个发光单元(9)，所述电极点(8)、所述发光单元(9)分别与所述集成电路芯片电连接，所述发光单元(9)能够发出不同波长的光。

2.根据权利要求1所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述发光单元(9)至少发出两种波长的光。

3.根据权利要求2所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述发光单元(9)所发出的光的波长为400nm～1700nm。

4.根据权利要求1所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述发光单元(9)的光源包括但不限于有机发光二极管OLED光源、光纤光源、荧光光源或红外光源。

5.根据权利要求4所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述体电极上预留有接地焊点，所述有机发光二极管OLED光源的阴极与地信号连接，所述有机发光二极管OLED光源的阳极与所述集成电路芯片建立独立连接。

6.根据权利要求4所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述光纤光源的一端与光波导连接，所述光波导与所述集成电路芯片连接。

7.根据权利要求1所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述体电极上覆有涂层，所述涂层以荧光芳香族刚性链聚合物或氮化镓制作而成，使得所述发光单元(9)所发出的光能够被所述体电极上的材料吸收。

8.根据权利要求1所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述发光单元(9)、所述电极点(8)在所述体电极上纵向间隔排列。

9.根据权利要求1所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述发光单元(9)、所述电极点(8)在所述体电极上等间距并列分布。

10.根据权利要求1所述的一种带有发光单元的微针，其特征在于，所述发光单元(9)纵向单列分布于所述体电极的中间位置，所述电极点(8)对称分布于所述发光单元(9)的两侧。

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