[实用新型]一种刺激响应柔性微电极阵列

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物医学工程技术领域，特别是涉及一种刺激响应柔性微电极阵列。

背景技术

柔性微电极阵列通过向特定的神经组织施加脉冲式电流刺激来帮助患者进行功能重建，现已在人工耳蜗、人造视网膜等医疗器械中得到广泛应用。柔性微电极阵列作为假体与神经的直接接触点，对发挥假体的神经电刺激功能起着关键性的作用。微电极阵列与神经组织或器官的贴合程度决定了电刺激的有效性。然而，神经组织或器官往往是一个不规则的曲面，传统的平面电极与其接触不好，导致刺激效率低，稳定性下降。因此，研发形状可控式柔性微电极阵列对于植入物的长期稳定性以及改善刺激效率意义重大。传统电极加工的方法是通过热压的形式来赋予电极一定曲率，但该方法容易出现断线的情况，对电极造成一定程度的破坏。如何使用简易的方式在不破坏电极的前提下赋予柔性电极阵列一定的曲率成为了一个亟待解决的难题。

哈佛大学Charles.M.Lieber课题组从电极微加工的角度出发，利用加工过程中的应力聚集成功实现了平面电极由二维结构向三维结构的转变，该工作最大的亮点在于不仅通过横向的压缩应力实现了电极整体由平面结构向圆柱型结构的转变，更通过局部拉伸应力实现了刺激点位的向外弯曲，大大提高了电极与神经组织间的接触面积。然而该电极设计与微加工工艺相当复杂，对设备以及环境洁净度要求相当高，这些因素都阻碍了其进一步向市场的推广。

有研究者从电极微加工的角度出发，利用加工过程中的应力聚集成功实现了平面电极由二维结构向三维结构的转变，该工作最大的亮点在于不仅通过横向的压缩应力实现了电极整体由平面结构向圆柱型结构的转变，更通过局部拉伸应力实现了刺激点位的向外弯曲，大大提高了电极与神经组织间的接触面积。然而该电极设计与微加工工艺相当复杂，对设备以及环境洁净度要求相当高，这些因素都阻碍了其进一步向市场的推广。

近期也有研究者利用形状记忆聚合物形状记忆的功能通过温度触发来为柔性电极塑形。然而，所述形状记忆聚合物的触发温度接近100℃，触发温度过高，同时响应层与柔性微电极阵列基底之间没有采用任何化学修饰，容易出现响应层与柔性基底分层的现象，上述缺陷限制了其实际应用。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提供了一种刺激响应柔性微电极阵列，该微电极阵列在温度、光、磁、电、湿度、pH外界刺激条件下，可由平面二维结构转变成三维结构，且进一步通过调节刺激响应层的厚度或交联度等即可实现对传统平面柔性微电极阵列的可控塑形与曲率精准调控。

具体地，本实用新型提供了一种刺激响应柔性微电极阵列，包括基底，设置在所述基底一侧的电极结构，以及设置在所述基底另一侧的刺激响应层，所述刺激响应层为可变形的刺激响应材料层。

所述刺激响应层具有局部杨氏模量差异，所述刺激响应柔性微电极阵列在温度、光、磁、电、湿度、pH外界刺激条件下，可由平面二维结构转变成三维结构。

所述局部杨氏模量差异的差异程度在0.0001Pa-2000Gpa范围内。进一步地，差异程度在10Pa-100KPa范围内。

本实用新型提供的刺激响应柔性微电极阵列，由于刺激响应层具有局部杨氏模量差异，因此，经过特定的外界刺激后，不同杨氏模量的区域会发生不同程度溶胀或收缩，从而实现电极由平面二维结构向螺旋形、空心管状、圆柱形等三维结构转变。

所述可变形的刺激响应材料层为可变形的热响应材料层、光热响应材料层、磁热响应材料层、电热响应材料层、湿度响应材料层或pH响应材料层。

可选地，所述热响应材料层为温敏性聚合物，具体可为聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(N-正丙基丙烯酰胺)、聚(N-环丙基丙烯酰胺)、聚(N-异丙基甲基丙烯酰胺)、聚(N-乙基丙烯酰胺)、聚(N-丙烯酰氧基-N-丙基哌嗪)、聚(N-(L)-(1-羟甲基)丙基甲基丙烯酰胺)、聚[N-(2-甲基丙烯酰氧乙基)吡咯烷酮]、聚[N-(3-丙烯酰氧丙基)吡咯烷酮]、聚[N-(3-甲基丙烯酰氧丙基)吡咯烷酮]、聚[N-(2-丙烯酰氧丙基)吡咯烷酮]、聚[N-(1-甲基-2-丙烯酰氧乙基)吡咯烷酮]、聚(2-烷基-2-唑啉)、聚(2-乙基-2-唑啉)、聚(2-异丙基-2-唑啉)、聚(2-正丙基-2-唑啉)、聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯、聚(N-乙烯基环己内酰胺)、聚丙烯酰吡咯烷、聚甲基乙烯基醚、聚甲氧基乙基乙烯基醚、聚乙氧基乙基乙烯基醚、聚乙氧基乙氧基乙烯基醚、聚环氧丙烷、聚[低聚(乙二醇)单甲醚甲基丙烯酸酯]、聚有机膦腈、弹性蛋白样多肽中的至少一种。