專利名稱：基于液晶聚合物的電極-光極神經(jīng)接口及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種插入身體中的神經(jīng)接口以及一種制造該神經(jīng)接口的方法，更特別是涉及一種包括集成在一起的電極和光極的基于液晶聚合物的電極-光極神經(jīng)接口以及一種制造該電極-光極神經(jīng)接口的方法。
背景技術(shù)：
如現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知，神經(jīng)接口例如用于刺激腦深部區(qū)域或從腦深部區(qū)域測量神經(jīng)信號(hào)的電極和光極在神經(jīng)修復(fù)例如耳蝸植入體、人工薄膜、腦深部刺激器等中以及在包括生物信號(hào)測量的神經(jīng)科學(xué)研究等中扮演著非常重要的功能。神經(jīng)接口用于刺激包括人在內(nèi)的動(dòng)物的神經(jīng)組織或記錄由神經(jīng)組織產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)或生物信號(hào)。神經(jīng)刺激或神經(jīng)信號(hào)記錄通過使用電過程或光過程執(zhí)行。電極主要通過使用諸如硅、SOI (絕緣體上硅)等的半導(dǎo)體材料，或者諸如鉬、鎢等的金屬材料制造，通過該電極，細(xì)胞的電勢差被感應(yīng)出或被記錄(見引用文獻(xiàn)[I])。光極使用光線可穿過的透明材料制成，且細(xì)胞使用諸如光遺傳學(xué)的技術(shù)等利用光線刺激(見引用文獻(xiàn)[2])。此外，光極可響應(yīng)于光線、例如表面等離子、近紅外線的傳遞特性的變化等記錄細(xì)胞的神經(jīng)信號(hào)(見引用文獻(xiàn)[3]和[4])。然而，用于電極或光極的傳統(tǒng)材料具有容易惡化的機(jī)械性能，例如在硅中，或不適用于腦中、從而需要另外的支撐的差的剛性。因此，這種材料在應(yīng)用場合方面大部分局限于可植入的神經(jīng)接口，且使用支撐等的方法應(yīng)被設(shè)計(jì)出(見引用文獻(xiàn)[5])。

此外，用于可植入的技術(shù)、例如神經(jīng)接口中的材料應(yīng)基于生物兼容性材料或應(yīng)僅由生物兼容性材料構(gòu)成。在神經(jīng)接口應(yīng)用于腦深部區(qū)域的情況下，由于在經(jīng)由神經(jīng)接口的信號(hào)傳遞過程中應(yīng)沒有由支撐引起的不利影響，因此，用于制造光神經(jīng)接口中的材料必須具有剛性。然而，當(dāng)前在神經(jīng)修復(fù)裝置中使用的電極由于非常高的制造成本而是有問題的，因?yàn)槲词褂每山档椭圃斐杀镜呐抗に囘^程，例如半導(dǎo)體工藝過程。由于未來可應(yīng)用批量工藝過程的用于神經(jīng)修復(fù)裝置的神經(jīng)接口的材料具有足夠的競爭性，因此，有利地需要具有適于插入腦中的強(qiáng)度且是生物兼容性的而且能夠使用批量工藝過程來降低制造成本的材料。然而，有關(guān)電極或光極的大部分傳統(tǒng)技術(shù)已單獨(dú)地被研究和試驗(yàn)。在許多研究團(tuán)隊(duì)中，先前進(jìn)行了將這兩種技術(shù)相結(jié)合來以玻璃構(gòu)造神經(jīng)接口的研究，但在活體中的研究還未被提出。此外，當(dāng)光極和電極的組合應(yīng)用于立體定位操作時(shí)，可以想到，可快速地檢查操作位置，從而縮短了操作時(shí)間并降低了由于免疫應(yīng)答而由神經(jīng)膠質(zhì)增生引起的影響以及由刺激引起的非自然信號(hào)的影響，但具有組合的光極和電極的神經(jīng)接口不是能夠應(yīng)用于立體定位操作的結(jié)構(gòu)(見引用文獻(xiàn)[8])。例如，在用于DBS (腦深部刺激器)的電極插入操作的情況下，傳統(tǒng)上以這種方式執(zhí)行:插入位置在電極插入操作之前使用MRI掃描和ATLAS (大腦解剖圖)檢查，且操作通過使用立體定位操作設(shè)備執(zhí)行。然而，難以執(zhí)行該操作，因?yàn)榇嬖诙喾N因素，包括每個(gè)人具有不同的腦位置或獨(dú)特的腦結(jié)構(gòu)。為了解決這些問題，目前主要采用的是這種方法:神經(jīng)信號(hào)使用MER (微電極記錄)記錄神經(jīng)信號(hào)，然后插入刺激電極。在這些方法中，用于記錄神經(jīng)信號(hào)的微電極在用于DBS的電極插入之前通過使用立體定位操作裝置插入。神經(jīng)信號(hào)根據(jù)插入位置被記錄，以檢查電極的正確位置，之后，用于記錄神經(jīng)信號(hào)的微電極被移除，且刺激電極被再次插入。這是因?yàn)?當(dāng)刺穿顱骨以形成刺孔時(shí)，顱骨變化的壓力和腦脊髓液流出腦，從而會(huì)發(fā)生移位，其中，腦的位置被改變且與在MRI掃描過程中所處的位置不同。然而，該方法具有如下問題。①操作時(shí)間被延長，這不利地增大了包括腦脊髓液、血液等在內(nèi)的體液的損失。②兩種電極交替插入，這不利地增大了損壞腦血管的危險(xiǎn)(記錄電極比刺激電極具有更小的直徑)。③刺激電極的插入位置被調(diào)節(jié)到不同的位置，而不是沿記錄電極的插入路線，這不利地引起損壞腦組織。與此不同的是，提出了使用了 MRI信息和ATLAS (大腦解剖圖)而不具有MER的插入方法。使用大腦解剖圖的信息的方法用于經(jīng)由基于MRI或C臂的合適的坐標(biāo)系確定最終的插入位置，從而縮短了操作時(shí)間，進(jìn)而降低了體液的損失，但由于在操作過程中腦的較小移位而非常難以準(zhǔn)確地定位刺激電極。當(dāng)特定的外部物體植入活體中時(shí)，會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)膠質(zhì)增生，其中，腦組織包圍電極，由于免疫應(yīng)答而被認(rèn)為是異物。在這種情況下，刺激電信號(hào)向要由電極刺激的組織的傳遞可變得有問題，從而降低了刺激效果和治療效果。因此，為了提供合適的刺激效果，可發(fā)生這樣的情形:電極插入操作應(yīng)在替代性位置處再次執(zhí)行，這不利地增加病人的負(fù)擔(dān)。在插入腦中的電極的情況下，從MRI掃描到插入操作的所有一系列的工序應(yīng)不利地再次執(zhí)行。最后，在電刺激施加給細(xì)胞且神經(jīng)信號(hào)利用電極記錄的情況下，刺激信號(hào)響應(yīng)于細(xì)胞刺激與神經(jīng)信號(hào)分開地直接被記錄，所述刺激信號(hào)也稱作非自然信號(hào)。該信號(hào)在刺激之后馬上形成，且具有大于神經(jīng)信號(hào)的幅度的幅度。為了顯示刺激之后馬上產(chǎn)生的響應(yīng)，需要附加的過程來去除非自然信號(hào)。如上所述，待插入活體中的神經(jīng)接口裝置應(yīng)基于生物兼容性材料，且應(yīng)具有適于插入腦中的強(qiáng)度。此外，從對(duì)神經(jīng)修復(fù)裝置的普及和市場推廣方面來看，該接口應(yīng)能夠便宜地使用批量工藝過程制造。在用于神經(jīng)接口裝置中的電極的情況下，記錄響應(yīng)于電刺激的非自然信號(hào)，從而應(yīng)解決由于需要附加的過程來實(shí)際分離神經(jīng)信號(hào)的問題以及需要附加的參考電極的問題、以及由于神經(jīng)膠質(zhì)增生的產(chǎn)生而使得效果降低的問題。而且，與由于在操作過程中MRI或CT掃描而需要長的操作時(shí)間的傳統(tǒng)的立體定位操作相比，快速操作應(yīng)成為可能。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，液晶聚合物具有適于插入腦中的強(qiáng)度，且是生物兼容性的，而且可適于批量工藝過程，從而降低了制造成本(見引用文獻(xiàn)[6]和[7])，且立體定位操作可使用組合的光極和電極執(zhí)行，從而，操作位置可快速地被檢查，進(jìn)而降低了操作時(shí)間，而且由于神經(jīng)膠質(zhì)增生的影響可通過光極降低，因?yàn)楣饩€可在一定程度上穿過細(xì)胞(見引用文獻(xiàn)[9])，此外，神經(jīng)信號(hào)利用光線被探測的情況不會(huì)受非自然信號(hào)的影響，從而簡化后處理過程(見引用文獻(xiàn)[3]和 [4])。
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公開日期:2010年5月28日)[4]韓國未審查的專利申請(qǐng)N0.2010-0056872 (
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發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有集成的電極和光極的基于液晶聚合物(LCP)的電極-光極神經(jīng)接口以及一種制造該電極-光極神經(jīng)接口的方法。技術(shù)方案用于解決上述目的的本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種基于液晶聚合物的電極-光極神經(jīng)接口，包括:光纖，所述光纖延伸成能夠插入身體中且定位在體核處，以形成光電極部分；以及

環(huán)繞著光纖的LCP樣品；其特征在于，LCP樣品包括粘合片、和環(huán)繞著粘合片并與粘合片接合的LCP電極層。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造基于LCP的電極-光極神經(jīng)接口的方法，所述方法包括:將LCP樣品纏繞在光纖上；使用金屬模具加熱纏繞在光纖上的LCP樣品，使得LCP樣品層合在光纖上；以及切割與LCP樣品層合的光纖的多余末端，從而形成電極-光極神經(jīng)接口。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于LCP的電極-光極神經(jīng)接口，包括:由LCP制成的基板部分；形成在基板部分的上側(cè)的電極部分，以收集生物信號(hào)并傳遞收集到的生物信號(hào)；形成在基板部分的上側(cè)但不與電極部分交搭的光極部分，以形成光電極部分；以及由LCP制成的覆蓋部分，所述覆蓋部分保護(hù)電極部分和光極部分，且使用熱壓方法層合在基板部分上并暴露出光極部分的一部分。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造基于LCP的電極-光極神經(jīng)接口的方法，所述方法包括:在由LCP制成的基板部分的上側(cè)形成電極部分；在基板部分的上側(cè)形成不與電極部分交搭的光極部分；將由LCP制成的覆蓋部分層合在基板部分上，并暴露出光極部分的一部分；以及切割基板部分上的除層合有覆蓋部分的基板部分的電極部分和光極部分之外的區(qū)域，從而制造出電極-光極部分神經(jīng)接口。有益效果根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，包括光學(xué)技術(shù)與電學(xué)和電子學(xué)技術(shù)的組合的用于刺激腦深部區(qū)域的電極的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)這樣一種電極設(shè)計(jì)，其中，用于記錄沒有非自然信號(hào)的神經(jīng)信號(hào)的光學(xué)技術(shù)和用于以電方式記錄神經(jīng)信號(hào)的電極技術(shù)實(shí)施在單個(gè)電極上。而且，LCP (液晶聚合物)和半導(dǎo)體工藝過程的使用使得能夠形成各種類型的電極部位設(shè)計(jì)和包括射流通道等的多功能的電極，而且還使得能夠改進(jìn)與光纖的接合方法來實(shí)現(xiàn)一種光學(xué)技術(shù)。而且，集成的電極可以這種方式設(shè)置:光纖被成熱塑性薄膜形式的粘合片環(huán)繞?？梢愿鶕?jù)需要應(yīng)用各種神經(jīng)信號(hào)記錄方法和刺激方法，且神經(jīng)信號(hào)可使用電和光學(xué)記錄方法更準(zhǔn)確地記錄。此外，連續(xù)的疾病治療通過像傳統(tǒng)電極中那樣使用電刺激和像特定情況例如神經(jīng)膠質(zhì)增生的產(chǎn)生中那樣使用光學(xué)刺激而是可能的。MER和刺激電極插入可使用一個(gè)電極操作完成，且操作時(shí)間可縮短，從而減輕了病人和操作人員的負(fù)擔(dān)，而且電極位置可實(shí)時(shí)地被監(jiān)測，這使得可執(zhí)行更準(zhǔn)確的電極插入操作。


圖1是透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電極-光極神經(jīng)接口 ；圖2是沿著圖1的線I1-1I所作的剖視圖，示出了電極-光極神經(jīng)接口 ；圖3是透視圖，示出了圖1的電極-光極神經(jīng)接口的電極層結(jié)構(gòu)；圖4a_4g是流程圖，示出了制造圖1的電極-光極神經(jīng)接口的工藝過程；圖5是流程圖，示出了制造圖1的電極-光極神經(jīng)接口的另一工藝過程；圖6是透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極-光極神經(jīng)接口的整個(gè)結(jié)構(gòu)；以及圖7是流程圖，示出了制造圖6的電極-光極神經(jīng)接口的工藝過程。
具體實(shí)施例方式下面，將參看附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。圖1是透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電極-光極神經(jīng)接口，圖2是沿著圖1的線I1-1I所作的剖視圖，示出了電極-光極神經(jīng)接口，圖3是透視圖，示出了圖1的電極-光極神經(jīng)接口的電極層結(jié)構(gòu)。如圖1-3所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電極-光極神經(jīng)接口 100連接到植入裝置(未示出)，使得在活體中收集的生物信號(hào)傳遞到植入裝置，且植入裝置執(zhí)行所傳遞的生物信號(hào)的信號(hào)處理、儲(chǔ)存和分析，并將獲得的結(jié)果發(fā)送到外部。電極-光極神經(jīng)接口 100包括:光纖10,其延伸成可插入身體體中并定位在其體核處，以形成光電極部分；環(huán)繞著光纖10的粘合片20 ；LCP電極層30，其借助于粘合片20纏繞在光纖10上，并使用半導(dǎo)體工藝過程被預(yù)先制造；以及刺激電極部位40，其在LCP電極層30的遠(yuǎn)端處附連到粘合片20。LCP電極層30由熱塑性低溫LCP或高溫LCP制成，且可通過使用半導(dǎo)體工藝過程或MEMS工藝過程形成多通道電極。當(dāng)LCP電極層30形成有多通道電極時(shí)，活體中的不只是一個(gè)位置、而是多個(gè)位置的信息可從相應(yīng)的電極獲得。粘合片20用于將LCP電極層30粘接或固定到光纖10，且包括具有粘合性和生物兼容性的低溫LCP膜或聚亞安酯。粘合片20和LCP電極層30彼此接合而形成LCP樣品
50。在LCP電極層30類似于LCP樣品50通過使用半導(dǎo)體工藝過程而與粘合片20集成的情況下，LCP電極層30可被省去，從而，電極-光極神經(jīng)接口的直徑可降低。作為光電極的一部分的光纖10可執(zhí)行光學(xué)神經(jīng)信號(hào)測量或刺激,且在操作時(shí)充當(dāng)諸如內(nèi)窺鏡的透鏡，使得接口在避開腦血管的情況下插入身體中。相應(yīng)地，優(yōu)選使用承受住280 290° C的溫度的特殊的光纖、例如由聚酰亞胺、聚亞安酯等制成的光纖。光纖10的端部可如圖1所示具有半球形狀，但根據(jù)切割和加工類型也可具有各種形狀，例如圓錐形形狀、平坦表面形狀等。刺激電極部位40由金屬例如金或鉬制成，且具有數(shù)百納米的厚度，而且執(zhí)行電流/光信號(hào)記錄和電刺激，電刺激波形穿過所述厚度。 刺激電極部位40具有射流通道42，所述射流通道42被構(gòu)造成將藥物注射到電極所插入的區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的電極-光極神經(jīng)接口通過將用于記錄神經(jīng)信號(hào)的微電極與刺激電極組合形成，且具有高的長期穩(wěn)定性，而且被構(gòu)造成使神經(jīng)電極通過使用包括彼此集成的LCP電極層和粘合層20的LCP膜50形成，并且光纖10被它們環(huán)繞。通過使用包括彼此集成的LCP電極層和粘合層20的LCP膜50形成的神經(jīng)電極扮演以下角色:記錄神經(jīng)信號(hào)并執(zhí)行包括電刺激、藥物給送等在內(nèi)的多種功能，而且光纖10負(fù)責(zé)記錄神經(jīng)信號(hào)和起著刺激電極的功能。由于神經(jīng)信號(hào)記錄電極和刺激電極彼此集成，因此，電極插入操作僅需要執(zhí)行一次，從而縮短了操作時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的電極-光極神經(jīng)接口能夠使用光纖作為內(nèi)窺鏡，從而，可通過使用光纖的全反射特性而實(shí)時(shí)地利用肉眼觀察是否存在腦血管。此外，當(dāng)周圍電路的集成完成時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的電極-光極神經(jīng)接口能夠像當(dāng)前使用的內(nèi)窺鏡那樣對(duì)電極的進(jìn)入方向進(jìn)行各種改變，從而可發(fā)展成這樣一種未來電極，該未來電極能夠在避免損壞腦血管的情況下一直插入到刺激位置，以代替當(dāng)前主要采用的直線電極插入。最后，解決了監(jiān)測電極的位置的困難。盡管當(dāng)使用外部材料時(shí)不能完全避免神經(jīng)膠質(zhì)增生，但本發(fā)明的刺激電極是使用光學(xué)技術(shù)的光電極，從而即使當(dāng)神經(jīng)膠質(zhì)增生包圍電極時(shí)，使用光電極、即使用光學(xué)刺激刺激組織也是可能的，從而解決了由免疫應(yīng)答等引起的神經(jīng)膠質(zhì)增生的問題。

下面，將參看圖4描述制造根據(jù)本發(fā)明的電極-光極神經(jīng)接口的方法。如圖4a所示，制備以長帶的形式被預(yù)先制造的LCP電極層30、粘合片20和承受住大約300°C的溫度的光纖10。預(yù)先制造的LCP電極層30可通過使用半導(dǎo)體工藝過程與粘合片20集成，且彼此集成的LCP電極層和粘合片稱作LCP樣品50。為了描述目的，使用LCP樣品50的制造方法被描述。然后，如圖4b所示，LCP樣品50緊密地纏繞在光纖10上，且光纖10以機(jī)械方式被保持到圓柱形光纖固定器60上。借此，光纖10通過以預(yù)定張力牽拉而被保持，使得施加于LCP樣品50的壓力保持恒定。隨后，如圖4c (右側(cè)的是沿箭頭方向的剖視圖)所示，制備好的LCP樣品50被放置在金屬模具70上并在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)被加熱。加熱溫度設(shè)定為使施加到LCP樣品50的溫度為大約275 280° C，且LCP樣品50以非接觸方式轉(zhuǎn)動(dòng)而不與金屬模具70直接接觸。這用于防止光纖10的不必要且不利的熱變形。在該圖中，附圖標(biāo)記72表示LCP樣品50與金屬模具70的對(duì)正銷。作為一種替代性的加熱過程，如圖4d所示(右側(cè)的是沿箭頭方向的剖視圖)，制備好的LCP樣品50放置在金屬模具70中并被加熱。由特氟綸制成的排斥層80設(shè)置在光纖10與金屬模具70之間，以防止在加熱過程中電極層被融化和附連到金屬模具70。加熱溫度設(shè)定為使施加到LCP樣品50的溫度為大約275 280° C。這種情況在光纖10的熱阻非常高時(shí)執(zhí)行，且是有利的，因?yàn)楣に囘^程時(shí)間短，且整個(gè)電極的粗糙度低。作為另一替代性的加熱過程，可采用包括非接觸類型和接觸類型的混合型加熱過程。如圖4e所示(右側(cè)的是沿箭頭方向的剖視圖)，混合型加熱過程通過將排斥層80設(shè)置在LCP樣品50與金屬模具70之間并以規(guī)定的時(shí)間間隔周期性地通過金屬模具70輕敲LCP樣品50、即重復(fù)地施加預(yù)定壓力執(zhí)行。而且，LCP樣品50在金屬模具70中轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)被加熱。加熱溫度設(shè)定為使施加到LCP樣品50的溫度為大約275 280° C。當(dāng)金屬模具70與LCP樣品50周期性地接觸時(shí)，光纖10的不必要且不良的變形得以防止。上述加熱過程能夠借助于熱量和壓力融化LCP電極層，使得粘合片和光纖彼此附連。這稱作層合。當(dāng)LCP電極層在預(yù)定溫度和壓力條件下融化時(shí)，LCP電極層接合到光纖。在完成加熱過程之后，如圖4f所示，不必要長的光纖10的末端使用光纖切割器被切割，從而制造出根據(jù)本發(fā)明的電極-光極神經(jīng)接口 100。最后，如圖4g所示，刺激電極部位40附連到制造好的電極-光極神經(jīng)接口 100。在電極-光極神經(jīng)接口 100中，光纖10暴露的那部分負(fù)責(zé)使用光信號(hào)記錄神經(jīng)信號(hào)，在電極插入操作時(shí)檢查腦血管的存在性以執(zhí)行光學(xué)刺激，并在插入過程中測量光信號(hào)的反射比，使得被插入的電極-光極神經(jīng)接口的位置可實(shí)時(shí)地被監(jiān)測。即使出現(xiàn)了神經(jīng)膠質(zhì)增生，也可經(jīng)由光學(xué)刺激誘發(fā)腦深部刺激作用。其中電信號(hào)被記錄和電刺激被執(zhí)行的刺激電極部位40可根據(jù)設(shè)計(jì)類型而具有多個(gè)通道，且阻抗或電荷注入限制可根據(jù)部位所用的材料而變得多種多樣。圖5示出了制造電極-光極神經(jīng)接口的另一工藝過程。如圖5所示，制備好的LCP樣品50設(shè)置在光纖10的上位置和下位置處，且排斥層80設(shè)置在光纖10與金屬模具70之間，而且最終的樣品被放置在金屬模具70中。隨后，金屬模具70被加熱。相應(yīng)地，位于光纖10的上位置和下位置處的LCP樣品50被熔化并被變換為環(huán)繞著光纖10。在加熱過程中，LCP樣品50、即低溫LCP材料的變換在270° C下在預(yù)定的時(shí)長內(nèi)產(chǎn)生，在此之后，在壓力下執(zhí)行加熱，使得加熱溫度為大約275
280℃。然后，必需的部分使用激光加工方法被切割，且加熱過程被執(zhí)行，從而形成最終的電極-光極神經(jīng)接口。圖6是透視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極-光極神經(jīng)接口。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極-光極神經(jīng)接口 200包括:由高溫或低溫LCP制成的基板部分210、形成在基板部分210的上側(cè)并彼此間隔開以收集生物信號(hào)和傳遞收集的生物信號(hào)的多個(gè)電極部分220 ;以及在基板部分210的上側(cè)形成在電極部分220之間以形成光電極部分的光極部分240。根據(jù)本發(fā)明的電極-光極神經(jīng)接口 200連接到植入裝置(未示出)，使得在活體中收集的生物信號(hào)傳遞到植入裝置，且植入裝置執(zhí)行所傳遞的生物信號(hào)的信號(hào)處理、存儲(chǔ)和分析，并將獲得的結(jié)果發(fā)送到外部。電極部分220通過在基板部分210上圖案化布置金屬例如金形成。電極部分220可形成有多通道電極，或可使用MEMS工藝過程形成。光極部分240通過圖案化可被圖案化的透明材料、即諸如SU-8的光敏聚合物而形成，且可被形成為期望的尺寸，能夠使光線穿過且可通過使用MEMS工藝過程形成。基板部分210用于保護(hù)電極部分220和光極部分240，且由LCP、尤其是低溫LCP制成。參看圖7，電極-光極神經(jīng)接口 200還包括層放在基板部分210上的覆蓋部分260，以保護(hù)電極部分220和光極部分240。
覆蓋部分260通過在基板部分210上使用熱壓而形成，且由高溫或低溫LCP、尤其是低溫LCP制成，如基板部分210那樣。在高溫LCP的情況下，可在基板部分210與覆蓋部分260之間另外需要低溫LCP的粘合層。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電極-光極神經(jīng)接口如圖7所示地制造。具有近似矩形形狀的基板部分210的上側(cè)承受金圖案化處理，從而形成沿基板部分210的縱向方向延伸并彼此間隔開的電極部分220。隨后，電極部分220之間的空間被用光敏聚合物例如SU-8圖案化處理，以便不與形成在基板部分210上的電極部分220交搭，從而形成光極部分240。由LCP制成的覆蓋部分260放置在基板部分210上，所述基板部分210具有形成在其上、然后層合的電極部分220和光極部分240。借此，覆蓋部分260被層合，以提供暴露出電極部分220的多個(gè)部分和光極部分240的多個(gè)部分的暴露部分242和246。暴露部分242鄰近于朝身體的插入方向形成，通過該暴露部分收集生物信號(hào)。與暴露部分242相反定位的暴露部分246用于將由暴露部分242收集的生物信號(hào)傳遞到植入裝置(未示出)。然后，基板部分210上的除形成在層合有覆蓋部分260的基板部分210上的電極部分220和光極部分240之外的·一部分使用激光切割，從而制造如圖6所不的電極-光極部分神經(jīng)接口 200。為了將連通元件280連接到被制造好的電極-光極神經(jīng)接口 200，對(duì)正孔262形成在接口中，且連通元件280使用對(duì)正孔262連接。連通元件280包括電纜282，使得電極部分220連接到植入裝置的電路元件，且光極部分240連接到植入裝置的測量元件，該測量元件測量光信號(hào)的產(chǎn)生。連通元件涂覆有絕緣層，以防止它外露。盡管為了說明目的已經(jīng)公開了關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的基于LCP的電極-光極神經(jīng)接口及其制造方法的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不脫離權(quán)利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下可進(jìn)行各種修改、增添和替代。
權(quán)利要求
1.一種基于液晶聚合物(LCP)的電極-光極神經(jīng)接口，包括: 光纖，所述光纖延伸成能夠插入身體中且定位在體核處，以形成光電極部分；以及 環(huán)繞著光纖的LCP樣品； 其中，LCP樣品包括粘合片、和環(huán)繞著粘合片并與粘合片接合的LCP電極層。
2.如權(quán)利要求1所述的電極-光極神經(jīng)接口，其特征在于，光纖包括承受住280 290° C的溫度的材料。
3.如權(quán)利要求1所述的電極-光極神經(jīng)接口，其特征在于，LCP電極層包括通過使用半導(dǎo)體工藝過程或MEMS工藝過程由多通道金屬層制成的電刺激部位的電極， 電極-光極神經(jīng)接口包括由光纖制成的接口，以執(zhí)行光學(xué)神經(jīng)信號(hào)記錄和刺激，以及電刺激部位包括射流通道，所述射流通道被構(gòu)造成:除了電流/光信號(hào)記錄和刺激以外還能將藥物注射到電極所插入到的區(qū)域。
4.一種制造基于LCP的電極-光極神經(jīng)接口的方法，所述方法包括: 將LCP樣品纏繞在光纖上； 使用金屬模具加熱纏繞在光纖上的LCP樣品，使得LCP樣品層合在光纖上；以及 切割與LCP樣品層合的光纖的多余末端，從而形成電極-光極神經(jīng)接口。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，加熱包括將纏繞在光纖上的LCP樣品放置在金屬模具中，并在使LCP樣品轉(zhuǎn) 動(dòng)的同時(shí)加熱LCP樣品，且金屬模具和LCP樣品不彼此直接接觸。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，加熱被執(zhí)行成使得施加到LCP樣品的溫度為275 285° Co
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，加熱包括將纏繞在光纖上的LCP樣品放置在金屬模具中，并加熱該LCP樣品。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，加熱包括將纏繞在光纖上的LCP樣品放置在金屬模具中，并在使所述LCP樣品轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)加熱所述LCP樣品，且加熱以使LCP樣品以預(yù)定的時(shí)間間隔被金屬模具周期性地敲擊的方式執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，加熱包括:將LCP樣品設(shè)置在光纖的上位置和下位置處，將LCP樣品和光纖放置在金屬模具中，以及加熱LCP樣品和光纖。
10.一種基于LCP的電極-光極神經(jīng)接口，包括: 由LCP制成的基板部分； 形成在基板部分的上側(cè)的電極部分，以收集生物信號(hào)并傳遞收集到的生物信號(hào)； 形成在基板部分的上側(cè)但不與電極部分交搭的光極部分，以形成光電極部分；以及由LCP制成的覆蓋部分，所述覆蓋部分保護(hù)電極部分和光極部分，且使用熱壓方法層合在基板部分上并暴露出光極部分的一部分。
11.如權(quán)利要求10所述的電極-光極神經(jīng)接口，其特征在于，電極部分通過在基板部分上圖案化布置金屬材料而形成。
12.如權(quán)利要求10所述的電極-光極神經(jīng)接口，其特征在于，光極部分通過在基板部分上圖案化布置光敏聚合物而形成。
13.—種制造基于LCP的電極-光極神經(jīng)接口的方法，所述方法包括: 在由LCP制成的基板部分的上側(cè)形成電極部分；在基板部分的上側(cè)形成不與電極部分交搭的光極部分； 將由LCP制成的覆蓋部分層合在基板部分上，并暴露出光極部分的一部分；以及切割基板部分上的除層合有覆蓋部分的基板部分的電極部分和光極部分之外的區(qū)域，從而制造出電極-光極部分神經(jīng)接口。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 在電極-光極神經(jīng)接口中形成對(duì)正孔；以及 將連通元件使用對(duì)正孔 連接到電極-光極神經(jīng)接口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電極-光極神經(jīng)接口，包括光纖，所述光纖延伸成能夠插入身體中且定位在體核處，以形成光電極部分；以及環(huán)繞著光纖的液晶聚合物(LCP)樣品。LCP樣品具有粘合片、和環(huán)繞著粘合片的LCP電極層，其中，粘合片和LCP電極層彼此接合。電極-光極神經(jīng)接口通過將電接口和光接口組合成一個(gè)單元形成，在光接口中，用于刺激腦深部或測量來自腦深部的神經(jīng)信號(hào)的電極設(shè)置在液晶聚合物中，所述光接口例如為光纖、波導(dǎo)件和內(nèi)窺鏡。本發(fā)明的電極-光極神經(jīng)接口能夠使電極-光極插入身體中，所述電極-光極接口以電學(xué)方式或光學(xué)方式實(shí)時(shí)地監(jiān)測電極-光極的位置，且可批量制造。
文檔編號(hào)A61N1/36GK103167892SQ201180050661
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者樸世翼, 張振友, 金成俊, 李圣恩, 李昇玗, 金信愛, 閔奎植, 文孝元, 申亨澈, 金鎮(zhèn)元 申請(qǐng)人:M.I.技術(shù)有限公司