發(fā)明涉及醫(yī)療器械、生物mems領(lǐng)域，具體涉及一種用于視神經(jīng)假體的環(huán)狀微針陣列電極。

背景技術(shù)：

眼球后視神經(jīng)束上集合了所有的視神經(jīng)纖維，視神經(jīng)假體是一種安放在眼后視神經(jīng)束上的人工假體，與當(dāng)前主要用于視網(wǎng)膜的人工假體不同，視神經(jīng)假體對視網(wǎng)膜發(fā)生病變，甚至眼球缺失的患者帶來部分恢復(fù)視力的希望。

視神經(jīng)是位于眼球后的一個(gè)束狀神經(jīng)組織，由多條連接視網(wǎng)膜的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突密集在一起，負(fù)責(zé)將視網(wǎng)膜產(chǎn)生的視覺信號傳遞著至大腦皮層。在大多數(shù)情況下，即使視網(wǎng)膜或眼球受損，視神經(jīng)仍能保持一定功能，對其施加電刺激能夠引起局部神經(jīng)節(jié)細(xì)胞興奮，產(chǎn)生動作電位誘發(fā)大腦皮層做出視覺響應(yīng)。

由于越接近眼球處的視神經(jīng)與視網(wǎng)膜之間有較好的映射關(guān)系，視神經(jīng)假體的微針陣列式電極一般會于此處植入，且需要在有限的空間內(nèi)盡可能刺激更多視神經(jīng)，以達(dá)到患者所能接受的視覺分辨率需求，因此視神經(jīng)的微電極需要環(huán)繞在視神經(jīng)束上，以增加微電極與視神經(jīng)的接觸面積。另一方面，視神經(jīng)束上鞘膜的直徑約4-5mm，包裹著位于其中央的視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突，為提高視覺分辨率，植入視神經(jīng)的微電極應(yīng)以微針刺穿鞘膜的方式，以尖端直徑約10μm的微針盡可能深入其中，直接對深層的視神經(jīng)纖維進(jìn)行刺激，因此采用微針陣列式電極，比起只能作用于表面的陣列式微電極，更適合作為視神經(jīng)假體的輸出端。

預(yù)先彎曲成型的微電極將會為植入很不方便，而環(huán)狀的微電極若在未安放到位前便已卷曲成型，將令微電極上的微針陣列刺入束狀視神經(jīng)時(shí)變得困難，微針刺入后應(yīng)處空間位置的準(zhǔn)確度亦難以保證。人體存在個(gè)體差異性，微電極的形狀還需要能根據(jù)不同形狀和大小的視神經(jīng)束自行進(jìn)行調(diào)整，否則將影響微電極的錨定效果，視神經(jīng)假體控制系統(tǒng)對電刺激和視覺響應(yīng)的映射關(guān)系將變得不穩(wěn)定，影響視神經(jīng)假體的整體性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極，該微針陣列電極可以在外界刺激的情況下發(fā)生變形，以適應(yīng)不同形狀和大小的視神經(jīng)束。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極，包括：電極基底；形成在所述電極基底之上的微針陣列；嵌入在所述電極基底下側(cè)的第一材料層；其中，所述第一材料層用于在收到外界刺激的情況下發(fā)生變形，以使所述微針陣列電極整體發(fā)生卷曲。

進(jìn)一步地，所述微針陣列包括多組微針，所述多組微針之間通過連接件連接。

進(jìn)一步地，所述連接件包括多種材料，所述多種材料的形狀、尺寸、變形量、觸發(fā)條件、變形響應(yīng)時(shí)間、變形運(yùn)行速度、力學(xué)特性或電導(dǎo)率中至少一種不同。

進(jìn)一步地，所述連接件用于對所述微針陣列提供驅(qū)動力，以使所述微針陣列刺入視神經(jīng)皮鞘之下，直接對視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞實(shí)施電刺激。

進(jìn)一步地，所述連接件的材料為不宜降解或吸收的材料。

進(jìn)一步地，所述連接件的材料根據(jù)所述微針陣列電極在植入人體過程中應(yīng)激變形的觸發(fā)條件、響應(yīng)速度、運(yùn)行速度及持續(xù)時(shí)間進(jìn)行選定的。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極，在現(xiàn)有的微針陣列電極中加入可根據(jù)周遭環(huán)境變化發(fā)生自變形的第一材料層，微電極在植入過程中能自行卷曲纏繞在視神經(jīng)上，并利用第一材料層應(yīng)激變形時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械能，將微針刺入視神經(jīng)皮鞘之下，直接對深層的視神經(jīng)纖維進(jìn)行刺激以提高分辨率。第一材料層嵌入在微電極中，其應(yīng)激變形的特性可在配制時(shí)預(yù)先設(shè)計(jì)，從而對微電極的變形時(shí)機(jī)、速度及變形量進(jìn)行設(shè)定，植入過程具有可控性和自動化的特點(diǎn)，可適應(yīng)不同形狀和大小的視神經(jīng)束。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極發(fā)生卷曲后的示意圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多組微針和連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的多組微針和連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極在眼后視神經(jīng)安放和微針刺入視神經(jīng)的情況示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極，包括第一材料層100、電極基底200和微針陣列300。

其中，第一材料層100嵌入在電極基底200下側(cè)，在收到外界刺激的情況下發(fā)生變形，以使微針陣列電極整體發(fā)生卷曲(如圖2所示)。微針陣列300形成在電極基底200之上。

具體地，具生物相容性的第一材料層100與不會發(fā)生變形的電極基底200材質(zhì)連接固定，在植入人體的過程中，通過改變微針陣列電極周遭的離子濃度、ph值、電場及磁場等，以觸發(fā)第一材料層100自變形，在第一材料層100與電極基底200材質(zhì)不同應(yīng)力情況的作用下，微針陣列電極整體發(fā)生卷曲。通過調(diào)整第一材料層100的成分、分子結(jié)構(gòu)、粘滯特性、彈性模量、特定物質(zhì)的含量或濃度等來改變微針陣列電極整體變形的應(yīng)激因素和運(yùn)行特性。微針陣列電極的變形觸發(fā)時(shí)機(jī)、速度及變形可根據(jù)實(shí)際需求，在植入人體的過程中進(jìn)行控制

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，微針陣列300包括多組微針310，每組微針的數(shù)量可以是1x1、2x2、3x3或4x4，各組微針陣列通過連接件連接，令原先為一個(gè)剛體結(jié)構(gòu)的微針陣列300變成了一個(gè)多剛體鉸接的系統(tǒng)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，連接件包括多種材料，多種材料的形狀、尺寸、變形量、觸發(fā)條件、變形響應(yīng)時(shí)間、變形運(yùn)行速度、力學(xué)特性或電導(dǎo)率中至少一種不同。

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多組微針和連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一連接單元321和第二連接單元322分別由兩種不同的智能材料組成，第一連接單元321和第二單元322的形狀、尺寸、變形量、觸發(fā)條件、變形響應(yīng)時(shí)間、變形運(yùn)行速度、力學(xué)特性或電導(dǎo)率不同，利用這種差異令連接塊在第一連接單元321和第二單元322變形時(shí)發(fā)生彎曲。

圖4是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的多組微針和連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第三連接單元331、第四連接單元332和第五連接單元333分別由三不同的智能材料組成，第三連接單元331、第四連接單元332和第五連接單元333的形狀、尺寸、變形量、觸發(fā)條件、變形響應(yīng)時(shí)間、變形運(yùn)行速度、力學(xué)特性或電導(dǎo)率不同，利用這種差異令連接塊在第三連接單元331、第四連接單元332和第五連接單元333變形時(shí)發(fā)生彎曲，保證微針刺入后應(yīng)處空間位置的準(zhǔn)確度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，連接件用于對微針陣列提供驅(qū)動力，以使微針陣列刺入視神經(jīng)皮鞘之下，直接對視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞實(shí)施電刺激。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，連接件的材料為不宜降解或吸收的材料，令微針陣列電極在植入人體后可長期發(fā)揮作用。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可通過改變連接件的種類、成分、分子結(jié)構(gòu)、粘滯特性、彈性模量、特定物質(zhì)的含量或濃度、組分及合成條件等，預(yù)先設(shè)計(jì)微針陣列電極在植入人體過程中應(yīng)激變形的觸發(fā)條件、響應(yīng)速度、運(yùn)行速度及持續(xù)時(shí)間。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過改變第一材料層100、電極基底200和微針陣列300的厚度、尺寸、形狀或布局設(shè)計(jì)，可根據(jù)需求對微電極的整體變形進(jìn)行調(diào)整。

連接件在完成變形后在電極基底200底部及微針陣列300間連接處形成堅(jiān)韌的支撐結(jié)構(gòu)，可令微電極在視神經(jīng)束上實(shí)現(xiàn)錨定效果。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極在眼后視神經(jīng)安放和微針刺入視神經(jīng)的情況示意圖。如圖5所示，微針陣列的彎曲半徑可以預(yù)先設(shè)定，可根據(jù)需求對微電極的整體變形進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，變形后能與束狀的眼后視神經(jīng)匹配并纏繞其上。而第一材料層的變形持續(xù)時(shí)間亦可以根據(jù)臨床需求預(yù)先設(shè)定，當(dāng)環(huán)狀微電極隨著智能材料塊的持續(xù)變形而發(fā)生卷曲時(shí)，會產(chǎn)生的張緊力，智能材料的變形量越大，這種緊箍的力也越大，令微電極逐漸箍緊在神經(jīng)束上，微電極的智能材料塊在完成變形后可在微電極基底底部及微針陣列模塊間連接處形成堅(jiān)韌的支撐結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)微電極在神經(jīng)束上的錨定，微針陣列電極在眼后視神經(jīng)安放和微針刺入視神經(jīng)。

另外，本發(fā)明實(shí)施例的用于視神經(jīng)假體的微針陣列電極的其它構(gòu)成以及作用對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。