[发明专利]用于将植入式电极耦合到神经组织的设备和方法

权利要求书

1.一种用于提高电极(30，32)和生物组织(12)的目标生物细胞(20)之间的电耦合的设备，所述设备包括：

支撑结构(16)；

设置在所述支撑结构(16)中或所述支撑结构(16)上的电极(30，32)的阵列；以及

从对应的电极(30，32)延伸的多个柱结构(36，136)，将所述柱(36，136)的尺寸形成在纳米尺度以克服将所述细胞(20)与所述柱(36，136)的末端分隔开的多糖包被衬垫(26，40)，从而提高所述电极(30，32)和所述目标生物细胞(20)之间的电耦合。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极(30，32)的阵列包括感测电极和刺激电极中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的设备，其中与所述生物细胞(20)接触的所述柱(36，136)的密度小于每个电极(30，32)10个柱(36，136)。

4.根据权利要求1所述的设备，其中每个柱(36，136)的直径小于大约50nm。

5.根据权利要求1所述的设备，其中每个末端邻接所述生物细胞(20)的细胞膜(24)的柱(36，136)的长度在大约50nm和大约100nm之间。

6.根据权利要求1所述的设备，其中每个末端刺穿细胞膜(24)并刺入所述生物细胞(20)的细胞内空间的柱(36，136)的长度在大约100nm和300nm之间。

7.根据权利要求1所述的设备，其中每个柱(36，136)由金属或其他导电材料制成。

8.根据权利要求1所述的设备，其中每个柱(36，136)包括由电介质覆盖的导电芯。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述支撑结构(16)包括3-D拓扑结构(150)，每个拓扑结构(150)具有大约1nm到大约20μm的尺寸。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述3-D拓扑结构(150)包括圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形和方形之一的形状，所述结构(150)防止在所述电极器件(30，32)周围形成包被组织层。

11.根据权利要求9所述的设备，其中所述3-D拓扑结构(150)通过如下方式之一形成：利用标准半导体处理方法之一加工到平面衬底中，对适当的聚合物进行压纹处理，以及对适当的聚合物进行注模。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述细胞(20)为神经细胞。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述电极(30，32)的至少一部分用于电耦合，以实现至少一种如下效果：记录动作电位并刺激动作电位的产生，或阻断动作电位沿所述神经细胞(20)的轴突的传播。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述电极(30，32)的至少一部分为刺激电极(30，32)，其向所述生物组织(12)提供刺激，用于至少一种如下目的：激活、抑制以及激活和抑制的组合。

15.一种用于提高电极(30，32)和生物组织(12)的目标生物细胞(20)之间的电耦合的方法，所述方法包括：

在支撑结构(16)中或支撑结构(16)上设置电极(30，32)的阵列；以及

将多个柱结构(36，136)的尺寸形成在纳米尺度以从对应的电极(30，32)延伸，所述纳米尺度的柱结构(36，136)克服将所述细胞(20)与限定每个柱(36，136)的末端分隔开的多糖包被衬垫(26，40)，从而提高所述电极(30，32)和所述目标生物细胞(20)之间的电耦合。

16.根据权利要求15所述的方法，其中与所述生物细胞(20)接触的所述柱(36，136)的密度小于每个电极(30，32)10个柱。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括将每个柱(36，136)的直径尺寸形成为小于大约50nm。

18.根据权利要求15所述的方法，还包括将每个末端邻接所述生物细胞(20)的细胞膜(24)的柱(36，136)的长度尺寸形成在大约50nm和大约100nm之间。