[发明专利]一种应力诱发的自卷曲网状卡夫神经电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种应力诱发的自卷曲网状卡夫神经电极，将金属导电层夹在聚对二甲苯网孔衬底层和聚对二甲苯网孔封装层中间，在聚对二甲苯网孔衬底层和聚对二甲苯网孔封装层上分别设置相同的网孔阵列；聚对二甲苯网孔衬底层进行加热退火处理，聚对二甲苯网孔封装层不作热处理，两层之间的应力差驱动整个电极释放后自卷曲成为自卷曲网状卡夫神经电极。本发明的卷曲网状卡夫神经电极具有轻薄柔软、组织损伤小、可有效适配弯曲神经束和利于组织液流动等特点。

技术领域

本发明属于生物医学工程技术领域，具体涉及一种卡夫神经电极及其制备方法。

背景技术

卡夫电极是一组绝缘管套型的柔性电极，主要用于外周神经、复合动作电位的记录，运动神经纤维的刺激和肌肉激活，具有广泛的应用。传统的卡夫神经电极尺寸大，精度低，对组织损伤大，而随着微机电系统技术发展，近年来已出现了多种微型化卡夫电极，但是仍然存在如下问题有待解决：电极与神经组织接触太紧压迫神经，影响神经供血；聚合物薄膜衬底的高通量、高精度电极难以像硅胶衬底电极一样适配神经束形变；现有大多数卡夫神经电极缠绕或包裹神经束的过程，需要额外的材料或结构予以辅助，难以实现安全、简单、有效的植入和定位。

经过针对现有技术的检索发现，中国发明专利201410024820.4，该专利中公开了一种植入式卡夫神经电极及其制作方法，采用自锁结构在植入过程中调节卡夫圆筒直径，以此适应不同的神经直径，但是将长条状带子两侧的连续微凸起物准确地放入扁平封闭环开口中，操作难度大，并且整个电极也是基于整片聚对二甲苯(Parylene-C)衬底设计加工，与弯曲神经束的贴合效果可能会因此受到影响。另一中国发明专利201410006973.6，该专利中公开了一种基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法。该发明重点在于通过控制上下两层整片聚对二甲苯衬底层的厚度比和热处理条件，得到不同环状弯曲直径大小的卡夫电极，但并未考虑实际植入动物体内，与弯曲外周神经束(如坐骨神经)之间是否能够形成有效包裹贴附，另外并未考虑外周神经束是否能够与组织液进行有效接触。而凯斯西储大学申请的美国专利US4602624，也提出了一种自卷曲的卡夫神经电极，通过将一层拉伸的绝缘材料层和一层自然伸展的绝缘材料层键合，在应力失配下自然卷曲。这种设计的主要缺点是加工精度低，电极点数量少，无法沿神经束周向实现精准刺激或记录。

清华大学Yingchao Zhang等人在期刊Science advances,2019,5.4:eaaw1066撰文Climbing-inspired twining electrodes using shape memory for peripheralnerve stimulation and recording报道了一种基于形状记忆聚合物的可重构功能，实现能够在体温驱动下自动攀爬至外周神经束上的三维螺旋形缠绕电极。该结构的主要缺点是电极点之间间隔和角度各异，难以精准判定其在神经束表面的相对空间位置关系，难以像环状卡夫电极一样实现相对精确的位点控制。

综上所述，虽然自锁、自卷曲、自缠绕类的卡夫电极已开展了一定研究，但是大多数专利或文献中，并未考虑神经束自身弯曲变形和被卡夫电极包裹神经束与体内组织液接触这两方面的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种应力诱发的自卷曲网状卡夫神经电极，将金属导电层夹在聚对二甲苯网孔衬底层和聚对二甲苯网孔封装层中间，在聚对二甲苯网孔衬底层和聚对二甲苯网孔封装层上分别设置相同的网孔阵列；聚对二甲苯网孔衬底层进行加热退火处理，聚对二甲苯网孔封装层不作热处理，两层之间的应力差驱动整个电极释放后自卷曲成为自卷曲网状卡夫神经电极。本发明的卷曲网状卡夫神经电极具有轻薄柔软、组织损伤小、可有效适配弯曲神经束和利于组织液流动等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种应力诱发的自卷曲网状卡夫神经电极，包括聚对二甲苯网孔衬底层、金属导电层和聚对二甲苯网孔封装层；所述金属导电层夹在聚对二甲苯网孔衬底层和聚对二甲苯网孔封装层中间；