[发明专利]一种柔性磁兼容的植入式脑电电极阵列及其制备方法

说明书

本发明公开一种柔性磁兼容的植入式脑电电极阵列，该电极为双面电极，以垂直于大脑皮层的方向被植入皮层内部；该电极包括六层，从下到上，依次为第一柔性封装层、第一金属电极层、第一柔性衬底层、第二柔性衬底层、第二金属电极层、第二柔性封装层；所有的柔性封装层和柔性衬底层选自生物相容性材料；所述第一金属电极层和第二金属电极层头部部分裸露，作为电极触点，尾部部分裸露，作为电极接口；位于所述头部和尾部的中间部分作为电极通道；整个电极的头部设置引导孔，辅助电极的植入。该脑电极阵列采用柔性微纳加工特殊方法制备。该脑电电极阵列采用双面电极阵列排布、易植入、柔性、记录信号质量高。

技术领域

本发明属于生物医学领域，具体涉及一种柔性磁兼容的植入式脑电电极阵列及其制备方法。

背景技术

脑电信号是大脑神经元细胞体生理活动所产生的电位综合，具有丰富的大脑活动信息。脑电信号与脑区域、脑状态有着密切的关系，可以反映出其他物理信号无法或不方便测量和获取的信息,从而成为人类研究脑活动机制、诊断脑疾病的重要依据。

脑电电极可大致分为植入式与非植入式两种，其中非植入式电极一般指脑电图(英文：electroencephalograph，简称：EEG)，能无创地对大脑活动进行观察和记录，一般为电极帽形式，通过从头皮的特定位置采集和记录信号，其优点为较为安全，缺点为信号微弱且噪声较强。植入式电极则多指皮层脑电图(英文：electrocorticography，简称：ECoG)和穿刺型皮质内电极IRIs(Intracortical RecordingInterfaces，简称IRIs)。其中ECoG属于非穿刺式脑电信号检测方式，通过将电极植入脑部贴附在硬脑膜上方或者下方，记录神经元的电生理活动；而IRIs则需要刺入脑组织，显然可以获得更强大质量更高的脑电信号。因此在脑电信号的检测和脑科学研究中，植入式电极有着广阔的应用前景。

但植入式电极也面临着一系列的问题，例如当电极长期植入脑组织之后，会引发炎性反应。影响植入电极炎性反应的因素很多，包括：第一是电极植入时引起的创伤：植入创伤与电极的大小，电极表面的物理性质以及植入手术操作有关。要想减小电极植入时所引起的创伤，首先电极表面应该光滑无棱角，尽可能柔软，这就是所谓的结构相容性；第二个影响炎性反应的因素是：电极的植入方法；第三，电极相对于脑组织的移动，会使进入脑组织的血清增加。

要解决这些问题，第一就是减小电极的尺寸，发展微型植入式神经电极；第二是降低神经电极与脑组织之间的机械不匹配，也就是弹性模量不匹配；第三是优化电极表面的物理性质和植入方法及操作，提升结构相容性。从而新电极植入方式、电极结构以及电极材料的研究与发展都十分有意义。

传统的植入式电极，例如ECoG电极对于脑电信号的观测停留在脑皮层的阶段，虽然信号强度已经远远大于非植入式的EEG电极，但仍可以深入至皮质中获取信号。而对于穿刺型电极来说，传统的电极，例如已经获得广泛应用的犹他阵列电极，虽然拥有更深的刺入深度，但在硬度上无法与脑组织的弹性模量匹配，从而容易引起引起周围脑组织发炎。

考虑到这个理念，一个理想的植入式电极应当满足以下条件：(1)便于植入，且植入创伤小；(2)与脑组织弹性模量匹配，以减轻炎症反应；(3)实现结构相容，电极表面应该光滑无棱角；(4)电极阻抗应尽量小，以记录高质量的信号。

完全满足以上所有需求的电极是很稀少的，因此，设计一种易植入、柔性、记录信号质量高的植入式电极非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性磁兼容植入式脑电电极阵列及其制备工艺。该电极通过头部圆环结构用以辅助植入脑组织，通过大面积的触点与脑组织接触以获取信号，经过金属电极层传输信号，由预留的电极接口连接至外部采集设备以完成对脑电信号的采集。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：