本發(fā)明涉及一種具有至少局部地由生物相容的聚合物或者聚酰亞胺組成的載體基質(zhì)的可植入的電極組件，在該載體基質(zhì)的載體基質(zhì)表面上至少局部地存在施加在載體基質(zhì)上或者集成到載體基質(zhì)中的電極的可自由觸及的電極表面。

背景技術(shù)：

用于將電信號輸入到體內(nèi)的定位區(qū)域中和/或從體內(nèi)的定位區(qū)域中導(dǎo)出的醫(yī)療植入物大多具有集成在生物相容的塑料載體中的、具有可自由觸及的電極面的金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，該電極面與待電刺激或者說待監(jiān)控的體內(nèi)組織區(qū)域發(fā)生直接接觸。醫(yī)療植入物所承受的體內(nèi)潮濕環(huán)境對應(yīng)用在植入物的載體基質(zhì)中或者上的電極結(jié)構(gòu)的材料穩(wěn)定性和使用壽命提出高的要求。因此，體內(nèi)的液體由于其毛細(xì)擴(kuò)散特性和濕潤特性主要在技術(shù)的表面上具有侵入到最小裂紋和中間縫隙中的趨勢，由此主要施加在載體基質(zhì)表面上的電極結(jié)構(gòu)不斷地承受流體機(jī)械式的分離作用，該電極結(jié)構(gòu)由于在大多數(shù)由生物相容的聚合物組成的載體基質(zhì)和金屬電極材料之間的材料差異而包括一個邊界層，該邊界層不斷地暴露于毛細(xì)作用的液體。在電極結(jié)構(gòu)和載體基質(zhì)之間的邊界層中已經(jīng)形成的微小裂紋可能導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)與聚合的載體基質(zhì)分離，由此醫(yī)療植入物可能受到不可逆的損壞。附加地，聚合材料對于分子水來說不是密封材料，因此，水隨著時間的進(jìn)程也能夠通過無裂紋的表面進(jìn)入植入物的聚合載體材料中。

從文獻(xiàn)DE 10 2011 078 982 A1得出一種可植入的神經(jīng)電極組件，在該神經(jīng)電極組件中，接頭電極面以及神經(jīng)觸頭電極面分別被生物相容的、電絕緣的基質(zhì)包圍，相互電連接的導(dǎo)體電路的兩個電極面分別完全集成在該基質(zhì)中。平面地并且可自由觸及地構(gòu)造的電極面被由機(jī)械固定并且好地電絕緣的聚合物構(gòu)成的外殼框狀地包圍。

從文獻(xiàn)DE 44 33 111 A1得出一種具有超過由不導(dǎo)電的硅組成的多層柔性基質(zhì)突出的多個電極銷的Cuff電極，該電極銷通過在基質(zhì)內(nèi)部走向的導(dǎo)體電路進(jìn)行電觸點(diǎn)接通。電極銷構(gòu)造成用于穿透到神經(jīng)纖維束中，Cuff電極可以呈外圍繞組的形式圍繞神經(jīng)纖維束施加。

在可植入的電極結(jié)構(gòu)的所有已知構(gòu)型中，絕對不采取措施來有效地對抗在電極體和包圍電極體的載體基質(zhì)母體之間的復(fù)合結(jié)構(gòu)的由液體決定的降解(層離)的上述問題。此外，沒有說明提高金屬聚合物混合物在非平面的結(jié)構(gòu)區(qū)域中的機(jī)械固定的措施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，這樣擴(kuò)展一種具有至少局部地由生物相容的聚合物或者聚酰亞胺組成的載體基質(zhì)的可植入的電極組件(在該載體基質(zhì)的載體基質(zhì)表面上至少局部地存在施加在載體基質(zhì)上或者集成到載體基質(zhì)中的電極的可自由觸及的電極表面)，使得至少顯著地減少或者完全避免以上所闡述的、在體內(nèi)緩慢發(fā)生的、在電極和載體基質(zhì)之間的分離過程。

本發(fā)明的任務(wù)的解決方案在權(quán)利要求1中說明。此外，在權(quán)利要求10上說明一種根據(jù)解決方案的、用于制造電極組件的方法。參照實施例由從屬權(quán)利要求以及進(jìn)一步說明的主題得出以有利的方式擴(kuò)展所述解決方案構(gòu)想的特征。

具有至少局部地由生物相容的聚合物組成的載體基質(zhì)的、根據(jù)解決方案的可植入的電極組件(在該載體基質(zhì)的載體基質(zhì)表面上至少局部地存在施加在載體基質(zhì)上或者集成到載體基質(zhì)中的電極的可自由觸及的電極表面)的特征在于，電極具有帶有平的上側(cè)和下側(cè)的金屬基板，在該基板的上側(cè)上設(shè)置有垂直于基板的上側(cè)地局部伸出的至少一個結(jié)構(gòu)元件。金屬基板的平的表面平行于載體基質(zhì)表面定向地布置。此外，除了所述至少一個結(jié)構(gòu)元件的第一表面區(qū)域之外(該第一表面區(qū)域朝向載體基質(zhì)表面定向并且相當(dāng)于可自由地接觸到的電極表面)，金屬基板以及優(yōu)選與基板整體連接的所述至少一個結(jié)構(gòu)元件完全被載體基質(zhì)的生物相容的聚合物間接和/或直接地包圍。

根據(jù)解決方案的在電極和載體基質(zhì)的生物相容的聚酰亞胺或者說聚合物材料之間盡可能持久穩(wěn)定的連接的實現(xiàn)反映在電極的一種特定的結(jié)構(gòu)上的構(gòu)造方式中以及反映在由此可能的電極在載體基質(zhì)中的特定集成中，由此，給體內(nèi)的潮濕環(huán)境或者說體內(nèi)的液體僅提供微小的、侵入金屬電極材料和載體基質(zhì)的生物相容的聚合物之間的邊界面中或者說使該邊界面負(fù)載的可能性。在這里，暴露給濕氣的邊界層長度被降低到最小。這由此實現(xiàn)，其方式是，電極體的最大部分被生物相容的聚合物包圍，僅一個小的電極表面區(qū)域或者說多個小尺寸的電極區(qū)域為了電信號傳遞可在載體基質(zhì)表面上自由觸及地布置并且在構(gòu)成最小邊界層長度的情況下暴露給體內(nèi)環(huán)境。如果隨著時間的進(jìn)程液體部分要降解邊界層，以至于液體能夠至少局部地侵入邊界層深處，則根據(jù)解決方案結(jié)構(gòu)化的電極體具有幫助避免醫(yī)療植入物的功能損失的其他特征。

根據(jù)解決方案，電極設(shè)置一個金屬的、優(yōu)選由鉑組成的帶有平的上側(cè)和下側(cè)的基板，所述基板具有至少一個、優(yōu)選多個垂直地局部超過基板的上側(cè)的結(jié)構(gòu)元件，該結(jié)構(gòu)元件優(yōu)選柱式、筋式、套管式或者連接管式地構(gòu)造。所述至少一個結(jié)構(gòu)元件與基板整體地連接并且優(yōu)選由具有非常高的電荷傳遞能力的材料制造，優(yōu)選由氧化銥制造。金屬基板完全被載體基質(zhì)的生物相容的聚合物包圍，以及所述至少一個結(jié)構(gòu)元件除了結(jié)構(gòu)元件的第一表面區(qū)域之外也被所述載體基質(zhì)的生物相容的聚合物包圍，該第一表面區(qū)域朝向載體基質(zhì)表面定向并且優(yōu)選不超過該載體基質(zhì)表面。

因此，在載體基質(zhì)表面上可自由觸及的電極接觸面減小，然而由于基板以及在其上一件式連接的結(jié)構(gòu)元件除了朝向載體基質(zhì)表面定向的表面區(qū)域之外的密封封裝完全被載體基質(zhì)的生物相容的聚合物包圍。因此，由環(huán)境決定的液體或者說濕氣到電極體和載體基質(zhì)的生物相容的聚合物之間的侵入明顯變得困難。在另一優(yōu)選實施方式中，優(yōu)選在金屬基板下側(cè)和載體基質(zhì)的生物相容的聚合物之間附加地引入例如呈SiC或者DLC形式的増附劑層或者増附劑層組件，該増附劑層或者増附劑層組件不但與聚合的載體基質(zhì)而且與電極的金屬材料形成共價鍵合。由此，所述層相互化學(xué)式地連接，由此避免可能的微腔，所述微腔通?？赡茉诶缤ㄟ^濺鍍或者蒸鍍將金屬層直接施加在聚合物表面上時形成。正是這類微腔可能由于分子水在聚合材料中的穿透作用而在時間的進(jìn)程中以水充注并且以此方式導(dǎo)致金屬層或者說電極的局部分離。

參照具體的優(yōu)選實施例可以得出進(jìn)一步說明，證實為有利的是，電極的至少所有至少背離載體基質(zhì)表面的那些表面區(qū)域覆有或者說設(shè)有増附劑層。

在另一實施方式中，至少一個結(jié)構(gòu)元件具有至少一個連接片式構(gòu)造的突出部，該突出部相對于結(jié)構(gòu)元件的縱向延伸垂直地定向并且與載體基質(zhì)表面間隔開地布置，使得突出部被生物相容的聚合物包圍。此外，突出部具有平行于基板的上側(cè)定向的表面區(qū)域，在該表面區(qū)域中，優(yōu)選朝向基板的上側(cè)的表面區(qū)域設(shè)有増附劑層或者増附劑層組件。顯然地，電極體的所有優(yōu)選平行于基板的上側(cè)或者說下側(cè)定向的、即水平的表面區(qū)域涂覆有増附劑層或者増附劑層組件。

結(jié)合下面的附圖闡述參照電極結(jié)構(gòu)的可能構(gòu)型的其他優(yōu)選實施方式。

附圖說明

下面在對一般發(fā)明構(gòu)想不進(jìn)行限制的情況下根據(jù)實施例參照附圖示范性地說明本發(fā)明。附圖示出：

圖1a集成到載體基質(zhì)中的電極的詳細(xì)示圖，

圖1b結(jié)構(gòu)元件的替代構(gòu)造，和

圖2用于制造可植入的電極組件的序列圖像示圖。

具體實施方式

為了持久地改進(jìn)例如呈電極條形式的電極體2在由生物相容的聚合物材料組成的載體基質(zhì)1上或中的接合，提出將電極條3以下面的方式盡可能地集成到載體基質(zhì)1中，對此參見圖1a：

電極體2具有金屬基板3，該基板具有上側(cè)31和下側(cè)32。與基板3的上側(cè)31一件式連接地，優(yōu)選設(shè)置在整個上側(cè)上面式分布的、垂直突出的、優(yōu)選呈柱式、筋式、連接片式或者套管式的突出部形式的結(jié)構(gòu)元件4，所述突出部具有朝向載體基質(zhì)表面1’的表面區(qū)域41，參見圖1a，該表面區(qū)域在電極組件被植入的狀態(tài)下例如可以與神經(jīng)纖維束的神經(jīng)外膜產(chǎn)生直接貼靠。附加地，以有利的方式至少在下側(cè)32和載體基質(zhì)1的包圍基板3的聚合物材料之間設(shè)置増附劑層5，參見圖1b，該圖1b示出在圖1a中所示出的可植入的電極組件的詳細(xì)放大視圖。

此外，増附劑層3也可以施加在基板3的上側(cè)31上。特別合適的増附劑層由碳化硅(SiC)以及類金剛石(DLC)組成。優(yōu)選地，電極體2尤其在結(jié)構(gòu)元件3的區(qū)域中包含氧化銥，所述氧化銥屬于具有最高電荷傳遞能力的材料。

單個結(jié)構(gòu)元件4的數(shù)量以及布置可以任意地選擇，但是優(yōu)選按幾何形狀分類的排列KO，例如方形的、五邊形的、六邊形的或者更高階的布置圖案，這如從圖1a可得出。

在圖1c中圖示說明一種用于構(gòu)造至少一個結(jié)構(gòu)元件4的進(jìn)一步改進(jìn)的變型方案。圖1c示出結(jié)構(gòu)元件4的縱截面，該結(jié)構(gòu)元件具有垂直于金屬基板3的上側(cè)31定向的縱向延伸LA，結(jié)構(gòu)元件4沿著該縱向延伸設(shè)置至少一個側(cè)向的突出部42，該突出部具有垂直于縱軸線LA定向的延伸。

突出部42具有所謂的第二表面區(qū)域43，該第二表面區(qū)域平行于金屬基板3的上側(cè)31并且朝向該上側(cè)地定向。在第一變型方案中，在第二表面區(qū)域43上施加増附劑層5或者増附劑層組件5’，所述増附劑層或者増附劑層組件如在前述情況下一樣設(shè)置在下側(cè)32上。第二表面區(qū)域43與第一表面區(qū)域31間隔開地布置并且由増附劑層(5)或者說増附劑層組件(5’)分開地完全被生物相容的聚合物包圍。

在第二變型方案中，増附劑層(5)或者說増附劑層組件(5’)附加地施加在連接片式成形的突出部42的上側(cè)44上并且優(yōu)選也施加在基板3的上側(cè)31上。

為了制造根據(jù)解決方案的、裝入生物相容的聚合物材料中的至少一個電極2，參照序列圖像a至ab詳細(xì)地闡述下面的過程步驟：

借助于旋轉(zhuǎn)涂覆將聚酰亞胺層PI(參見步驟b)面式均勻分布地施加在所提供的硅晶片Wa的表面上(參見步驟a)。接下來，在聚酰亞胺層PI上施加光刻膠FI(參見步驟c)，所述光刻膠借助于掩膜步驟曝光并且為了使光刻膠FI結(jié)構(gòu)化而被沖洗(參見步驟d)。在下一個步驟中，進(jìn)行増附劑HV的全面施加，該増附劑例如借助于蒸鍍技術(shù)沉積。例如DLC適合于此。在步驟f中，進(jìn)行整面金屬化，優(yōu)選借助于鉑Pt進(jìn)行，通過濺鍍過程或者蒸鍍過程將所述鉑沉積到増附劑層HV上。以此方式制造電極的以上所說明的基板3。在接下來的步驟g中，進(jìn)行剝離過程(Lift-Off-Prozess)，在該剝離過程中除去除了結(jié)構(gòu)化的鉑基板Pt之外的所有材料層，該鉑基板在其下側(cè)上以増附劑層HV施加在聚酰亞胺層PL上。

在步驟h中，進(jìn)行増附劑層HV的重新沉積。接下來，借助于旋轉(zhuǎn)涂覆使第二聚酰亞胺層PI沉積，參見步驟i。在步驟j中，再次借助于旋轉(zhuǎn)涂覆進(jìn)行光刻膠層FI的沉積。接下來，在步驟k中在使用掩膜的情況下曝光和沖洗光刻膠層FI。在接下來的步驟l中，借助于干等離子體蝕刻在敞開的光刻膠層區(qū)域中局部地剝蝕光刻膠層FI直到最上面的増附劑層。

而在步驟m中再次施加銥-氧化銥層。在步驟n中，借助于剝離過程進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的光刻膠層FL的提取。在接下來的步驟o中，施加光刻膠層FL。在步驟p中，沖洗該光刻膠層FL并且向下蝕刻到銥-氧化銥層的深度。要注意的是，開口超過電極的銥-氧化銥表面的寬度(參見步驟p)。再次施加増附劑層HV，參見步驟q。在步驟r中，借助于濺鍍或者說蒸鍍實施第三金屬化，在該第三金屬化中，銥Ir以及銥氧化物IrOx以增大的含量垂直向上地沉積。在接下來的步驟s中，重新施加HV層。在方法步驟t中，再次進(jìn)行剝離過程，在該剝離過程中局部地剝蝕被施加在聚酰亞胺表面上的金屬層。

在過程步驟u中，借助于旋轉(zhuǎn)涂覆進(jìn)行聚酰亞胺層PI的面式沉積。在接下來的步驟v中，用光刻膠層FI覆蓋該聚酰亞胺層，在接下來的步驟w中在使用掩膜的情況下曝光和沖洗該光刻膠層，使得在光刻膠層內(nèi)部出現(xiàn)局部的開口。在接下來的步驟x中，又濺鍍銥-銥氧化物來構(gòu)造以上所說明的突出部42。在過程步驟y中進(jìn)行剝離，之后是步驟z，在該步驟z中借助于旋轉(zhuǎn)涂覆施加光刻膠層FI。

在步驟aa)中，由掩膜覆蓋地沖洗該光刻膠層FI。借助于干蝕刻使兩條溝露出，所述溝到達(dá)硅晶片Wa的表面。在最后的步驟ab)中進(jìn)行光刻膠層FI的消除，由此獲得可植入的電極組件，該電極組件設(shè)有幾乎完全被聚酰亞胺包圍的電極體2，該電極體具有由鉑組成的基板3以及連接片式的突出部4，該突出部的最上面的電極面41可自由觸及到(參見在圖2中的放大示圖)。

通過上述方法能夠制造具有在10nm和5μm之間的板厚度的基板，結(jié)構(gòu)元件在所述基板上以50nm至5μm的長度突出。

在基板3在載體基質(zhì)內(nèi)部的優(yōu)選布置中(所述載體基質(zhì)由單個聚酰亞胺層PI組成)，基板3位于載體基質(zhì)內(nèi)部的中間，即第一聚酰亞胺層在步驟a)中如此厚地構(gòu)造，使得該第一聚酰亞胺層相當(dāng)于在步驟i)和u)中所施加的另外的聚酰亞胺層PI的總厚度。基板3的這類布置具有可實驗證明的優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償作用到基板上的、材料自身的應(yīng)力，該應(yīng)力在接下來的調(diào)溫過程中形成。為了將材料預(yù)應(yīng)力壓入載體基質(zhì)中，調(diào)溫過程是必需的，可植入的軸環(huán)電極能夠通過材料預(yù)應(yīng)力自發(fā)地圍繞神經(jīng)纖維束纏繞。

附圖標(biāo)記列表

1 載體基質(zhì)

1’ 載體基質(zhì)表面

2 電極

3 基板

31 上側(cè)

32 下側(cè)

4 結(jié)構(gòu)元件

41 第一表面區(qū)域

42 連接片式的突出部

43 第二表面區(qū)域

44 第三表面區(qū)域

5 増附劑層

5’ 増附劑層組件

KO 幾何形狀排列

LA 縱向延伸