神經(jīng)電極以及制造該神經(jīng)電極的方法【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種神經(jīng)電極。尤其涉及一種能夠承受高機(jī)械力的電極，以及制造該電極的方法。本發(fā)明公開(kāi)了一種彈性神經(jīng)電極，其具有至少一層包括導(dǎo)電材料以及兩側(cè)覆蓋保護(hù)彈性體層的平面金屬層，其特征在于，對(duì)于所述電極的強(qiáng)化體，在所述最外側(cè)保護(hù)彈性體層之間存在一層包括強(qiáng)化體材料的額外的強(qiáng)化體層?！緦?zhuān)利說(shuō)明】神經(jīng)電極以及制造該神經(jīng)電極的方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種神經(jīng)電極。尤其涉及一種能夠承受高機(jī)械力的電極，以及制造該電極的方法。[0002]交叉引用的相關(guān)文獻(xiàn)[0003]Schuettler，Μ.，Stiess，S.，King,B.，Suaning，G.J.:"FabricationofImplantableMicroelectrodeArraysbyLaser-CuttingofSiliconeRubberandPlatinumFoil'JournalofNeuralEngineering,N0.2,p.121-128(2005).[0004]Schuettler,M.，Pfau，D.，Ordonez,J.S.，Henle，C.，Woias,P.，Stieglitz,T.:"StretchableTracksforLaser-MachinedNeuralElectrodeArrays'ProceedingsoftheIEEEEngineeringinMedicineandBiologyConference,pp.1612-1615，(2009).[0005]Suaning,G.J.，Schuettler,M.，Ordonez,J.S.，Lovell,N.H.:"FabricationofMulti—Layer，HighDensityMicro-ElectrodeArraysforNeuralStimulationandBio-SignalRecording'ProceedingsoftheIEEENeuralEngineeringConference,pp.5-8(2007).【
背景技術(shù)：
】[0006]已獲確認(rèn)并公開(kāi)的[Schuettler2005]基于金屬?gòu)椥泽w的神經(jīng)電極的制造工藝得到改進(jìn)以使電極陣列具有更好的機(jī)械穩(wěn)定性。[0007]發(fā)明目的[0008]目前的制造工藝使用激光切割金屬箔，以產(chǎn)生導(dǎo)電軌道和接觸墊。這些軌道和墊被嵌入到硅酮彈性體中。由于硅酮是非常有彈性的，它不能保護(hù)精密的金屬軌道對(duì)抗應(yīng)用中(例如在植入手術(shù)過(guò)程中)的壓力以及其它機(jī)械負(fù)載?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0009]目前，還沒(méi)有基于硅酮的可植入神經(jīng)電極的制造工藝，其采用一功能為確保神經(jīng)電極的機(jī)械性能以及保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)的額外的層。[0010]當(dāng)前的分層(彈性體-金屬-彈性體)將通過(guò)至少一具有高拉伸強(qiáng)度的聚合物的附加層得到延展。該聚合物起到機(jī)械保護(hù)的作用，例如緩解壓力以最小化到達(dá)精密的金屬軌道上的力。[0011]這樣處理電極結(jié)構(gòu)更安全。大大降低了在植入期間和在植入后損傷金屬軌道的風(fēng)險(xiǎn)。并且，如果需要的話(huà)，聚合物層可以以局部加強(qiáng)(或硬化)電極陣列的方式成型，使得電極的設(shè)計(jì)者可以定義各向異性的機(jī)械性能(例如，在相對(duì)金屬軌道縱向方向上的較高的楊氏系數(shù)，在橫向方向上的低楊氏系數(shù))?！緦?zhuān)利附圖】【附圖說(shuō)明】[0012]圖1所示為可以應(yīng)用于制造聚合物強(qiáng)化的基于硅酮的神經(jīng)電極的可能的工藝。[0013]圖2A-C所示為通過(guò)使固嵌在網(wǎng)格彈性體中的聚合物強(qiáng)化體成型以在電極網(wǎng)格中產(chǎn)生各向異性的機(jī)械性能?！揪唧w實(shí)施方式】[0014]在下文中，給出了本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。之后描述了依據(jù)本發(fā)明的工藝方法。[0015]用于增強(qiáng)的箔具有多個(gè)穿孔。通過(guò)這些孔，彈性體的兩個(gè)相鄰層相互接觸并通過(guò)互鎖建立彼此之間，以及和聚合物箔之間堅(jiān)固的機(jī)械連接。[0016]為了增強(qiáng)神經(jīng)電極的魯棒性，聚合物強(qiáng)化可以與使導(dǎo)電金屬軌道呈蜿蜒狀結(jié)合。蜿蜓狀電極允許延伸到一定程度而不被破壞[Schuettler2009]。[0017]為了加強(qiáng)聚合物強(qiáng)化的神經(jīng)電極的機(jī)械柔韌性，可以按照一種只在相對(duì)金屬軌道縱向方向上承受拉力的方式使聚合物箔片成型。相反，其不可以在相對(duì)軌道橫向方向上承受力，而且，也不太影響彈性體的柔韌性(如圖2所示)。[0018]神經(jīng)電極可以被制造在彈性體和激光成形型金屬的多個(gè)交替層中[Suaning2007]。根據(jù)不同的應(yīng)用，可以決定哪層是用于放置聚合物強(qiáng)化體的。[0019]有些應(yīng)用需要使用一層以上的強(qiáng)化體。[0020]有些應(yīng)用需要使用具有某些額外功能的聚合物強(qiáng)化體，如:[0021]-承載用于成像技術(shù)的標(biāo)記(例如，不透射線(xiàn))[0022]-承載允許藥物控釋的流體通道[0023]-承載關(guān)于如何植入陣列或關(guān)于設(shè)計(jì)方面(如標(biāo)示電極觸點(diǎn)等)的印刷信息[0024]-(部分地)由可降解的材料制成，只在植入過(guò)程中和在愈合過(guò)程中提供機(jī)械保護(hù)，但在長(zhǎng)期使用中為精密的神經(jīng)組織提供最大的柔軟度。在彈性體中嵌入聚合物強(qiáng)化體的構(gòu)想可以應(yīng)用于但不限于激光成形型神經(jīng)電極(如圖1所示)。它也適用于基于光刻成形型的金屬層和/或彈性體，基于在彈性體上電鍍金屬的方法，和采用金屬結(jié)構(gòu)嵌入彈性體的其它方法。[0025]這種可應(yīng)用于制造聚合物強(qiáng)化的基于硅酮的神經(jīng)電極的可能的制造工藝，如圖1所示，需要一個(gè)可以在其上處理電極陣列的機(jī)械載體，該機(jī)械載體將在制造完成后被丟棄。在第一個(gè)步驟中，釋放層被沉積到載體上，以防止將在第二個(gè)步驟中涂敷的未固化的彈性體永久地粘合到載體上。在第三步驟中，聚合物強(qiáng)化體被層壓到彈性體上。通常，薄塑料箔被用作強(qiáng)化體。這種箔將在下一工藝步驟中被嵌入到彈性體中。[0026]在第五個(gè)步驟中，金屬箔被層壓到彈性體上。在下面的步驟中，用激光在金屬箔上切割出觸點(diǎn)和導(dǎo)電軌道的外緣。所有不需要的金屬(例如，兩個(gè)相鄰軌道之間的金屬)在第七個(gè)步驟中被手動(dòng)移除。在第八個(gè)工藝步驟中沉積彈性體的第三層，以覆蓋金屬軌道。電極位置和接觸墊在一額外的激光處理中露出，且使用激光穿透所有的彈性體層切割出電極陣列的輪廓。在第十個(gè)步驟中，從機(jī)械載體上移除所制造的電極陣列。[0027]通常，醫(yī)用級(jí)硅酮橡膠被用作彈性體。金屬箔可以由不銹鋼，鉬，或類(lèi)似的材料制成。聚合物強(qiáng)化體可以由聚乙烯，聚丙烯，C型聚對(duì)二甲苯，或其它材料制成。[0028]圖2A示出了依據(jù)本發(fā)明的一種電極的示例性設(shè)計(jì)。更精確地，示出了一種沒(méi)有受到外力影響的電極網(wǎng)格。[0029]圖2B示出了強(qiáng)化體如何在縱向方向(相對(duì)于金屬軌道)上承受拉力(箭頭)，且不影響電極網(wǎng)格的形狀。[0030]根據(jù)圖2C所示，在橫向方向(相對(duì)于金屬軌道)上的拉力(箭頭)可以影響電極網(wǎng)格的形狀而不危及精密的金屬軌道。【權(quán)利要求】1.彈性神經(jīng)電極，其具有至少一層包括導(dǎo)電材料以及兩側(cè)覆蓋保護(hù)彈性體層的平面金屬層，其特征在于，對(duì)于所述電極的強(qiáng)化體，存在包括強(qiáng)化體材料的額外的強(qiáng)化體層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述電極包括一疊具有向外開(kāi)口的第一保護(hù)彈性體層，所述開(kāi)口到達(dá)其上的平面金屬層，第二保護(hù)彈性體層，強(qiáng)化體層和第三保護(hù)彈性體層。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極，其特征在于，使用的強(qiáng)化體材料為聚合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任一電極，其特征在于，所述強(qiáng)化體材料具有多個(gè)用于允許其直接相鄰的層之間的物理連接的穿孔。5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述金屬層包括蜿蜒狀的導(dǎo)電通路。6.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述強(qiáng)化體層包括數(shù)個(gè)平行布置以及至少部分分離的強(qiáng)化體材料的條狀物7.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的電極,包括強(qiáng)化體材料和導(dǎo)電材料的交替層。8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的電極，包括多個(gè)強(qiáng)化體層。9.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述強(qiáng)化體層具有附加功能，所述附加功能包含由承載用于圖像技術(shù)的標(biāo)記，承載流體通道，和/或承載從外部可見(jiàn)的印刷信息組成的組。10.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述強(qiáng)化體材料至少有若干部分是可降解的。11.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述彈性體是一種醫(yī)用級(jí)硅酮橡膠，并且其中所述金屬層是由不銹鋼或鉬制成，且其中所述聚合物強(qiáng)化體層是由聚乙烯，聚丙烯或C型聚對(duì)二甲苯制成。12.神經(jīng)電極陣列，其包括許多上述權(quán)利要求所述的電極，其特征在于，所述電極具有至少一個(gè)共同的層。13.制造任一上述權(quán)利要求所述的彈性神經(jīng)電極的方法，包括至少一個(gè)以下步驟:-提供一個(gè)機(jī)械載體-沉積釋放層到所述機(jī)械載體上-涂敷第一彈性體層到所述釋放載體上-層壓聚合物強(qiáng)化體到所述彈性體上-涂敷第二彈性體層到所述聚合物強(qiáng)化體層上-層壓金屬層到所述第二彈性體層上-使所述金屬層成形-移除所述金屬層中不需要的部分-涂敷第三彈性體層到所述金屬層上-部分移除所述第三彈性體層，以露出所述金屬層的所需部位-切割出所述平面電極的外輪廓-從所述金屬載體上移除所述電極。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，使所述金屬層成形，移除所述金屬層中不需要的部分，部分移除所述第三彈性體層，和/或切割出所述外輪廓可通過(guò)激光處理實(shí)現(xiàn)。15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，金屬的涂敷通過(guò)光刻或電鍍的方法實(shí)現(xiàn)。16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述彈性體和/或所述強(qiáng)化體層的結(jié)構(gòu)化通過(guò)光刻的方法實(shí)現(xiàn)。17.根據(jù)權(quán)利要求13至16所述的任一方法，其特征在于，執(zhí)行一個(gè)打印信息到所述強(qiáng)化體層上的額外的步驟。18.根據(jù)權(quán)利要求13至17所述的任一方法，其特征在于，執(zhí)行對(duì)所述強(qiáng)化體層穿孔的額外的步驟。19.根據(jù)權(quán)利要求13至18所述的任一方法，其特征在于，層壓金屬層，使所述金屬層成形，移除所述金屬層中不需要的部分和在所述金屬層上涂敷彈性體層的步驟被實(shí)行超過(guò)一次。【文檔編號(hào)】A61N1/05GK103702714SQ201280029011【公開(kāi)日】2014年4月2日申請(qǐng)日期:2012年4月16日優(yōu)先權(quán)日:2011年4月15日【發(fā)明者】馬丁·舒特勒,克里斯托弗·W.D.·多茲,格瑞戈·J·蘇安因申請(qǐng)人:柯泰克股份有限公司