[发明专利]柔性视网膜凸点微电极芯片及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种微机电系统技术领域的装置及方法，具体涉及一种柔性

视网膜凸点微电极芯片及其制作方法。

背景技术

视网膜是视功能的策源地，是光刺激转换成视觉神经冲动的所在。对于视网膜病变，如与年龄相关的黄斑变性(AMD)和视网膜色素变性(RP)等引起的失明，植入视网膜微电极芯片是恢复视觉的潜在手段。其基本原理是：由植入物假体感觉外界光信号，经过一些特定的信号处理，转换成生物电信号，刺激并激活视神经细胞及其连接网络，然后经视神经将电信号传至大脑视中枢，从而产生视觉。

柔性视网膜微电极芯片是一种以柔性材料为基底，表面具有多个阵列式的金属材料微电极敏感单元，植入视网膜区域，为视网膜神经细胞层提供特定形式电刺激的生物芯片。采用柔韧性较好的聚合物材料作为视网膜微电极的基底，具有很好的弯曲性，能够最大化接触面积，达到有效刺激神经的目的，是检测和记录神经信号的极好工具，尤其是作为视网膜的修复物，用来治疗AMD和RP患者，有着极大的医学价值和应用前景。

目前，柔性视网膜微电极芯片的基底材料主要有聚酰亚胺(polyimide)和聚对二甲苯(parylene)。研究表明：Polyimide和人体组织有着良好的相容性，生物稳定性较好，但其在电绝缘性、吸水性以及抗拉强度等方面均存在一定的局限性。与polyimide相比，parylene具有更为优异的性能，如Parylene的吸水率不到Polyimide的1/10，利于长期植入，杨式模量是Polyimide的4倍，抗拉强度相对较大。此外，Parylene采用独特的化学气相沉积(CVD)聚合工艺，在室温下沉积而成，避免了高温处理工艺，与常规微机电系统(MEMS)工艺兼容性较好。

Parylene是20世纪60年代由美国Union Carbide公司开发成功的新型敷形涂层材料。这种室温沉积的涂层厚度均匀、致密无针孔、透明无应力，有优异的电绝缘性和隔离防护性能，同时具有很好的机械性能。Parylene具有较好的生物相容性，是一种坚韧、透明、有自润滑性和良好均匀性的高分子涂敷材料，目前已通过了美国食品与药物管理局(FDA)认证，被美国药典(USP)列为可用于各种植入的第VI类医用塑料。在国外除了心脏起搏器用parylene进行可靠的绝缘防护外，神经刺激电极、植入式传感器、血液分析传感器和高频手术刀等微型电子医疗器械，也都有使用parylene的报道。由此，采用Parylene作为视网膜微电极的基底和封装材料，有望增加植入成功率及长期稳定性。对于光感受器丧失的AMD和RP患者，这种柔性微电极芯片可替代视网膜的部分功能，使失明或濒于失明的患者获得部分有用视力。

经对现有技术的文献检索发现，周洪波等人在《光学精密工程》(Vol15，No.7，2007，1056-1063)上发表了“简易低成本柔性神经微电极制作方法”一文，该文提及中国科学院上海微系统与信息技术研究所赵建龙研究小组采用Polyimide作为微电极的基底和绝缘材料，借助传统的平面加工工艺制作视网膜微电极芯片。顶部Polyimide绝缘层采用正性光刻胶显影液显影后，微电极刺激位点深陷于Polyimide绝缘层包围的区域内，从而增大了刺激位点与神经组织之间的距离，降低了电刺激的效果。目前国际上基于聚合物材料制作柔性微电极一般都采用平面工艺，无法实现电极位点与神经间良好的接触，加工的结构也相对比较简单，从而影响了神经刺激或信号记录的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种柔性视网膜凸点微电极芯片及其制作方法，本发明的电极芯片能有效降低刺激脉冲电流，减少对神经及其周围组织引起的热损伤，减少微电极植入时对生物组织造成的插入损伤，提高电刺激和神经信号记录的效果；电极芯片采用Parylene作为柔性电极基底，能够较大程度地提高微电极芯片的生物相容性，长期稳定性好，其透明的材质，给手术植入过程带来了很大的便利；同时可以高效率地批量实现柔性视网膜微电极芯片的制作。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明涉及一种柔性视网膜凸点微电极芯片，包括：柔性基底、微电极阵列、电极引线、引线焊点阵列和绝缘层，其中，微电极阵列、电极引线均设置在柔性基底上，微电极阵列由若干微电极敏感元按矩阵形式排列而成，每个微电极敏感元经由引出的电极引线连接到引线焊点阵列中对应的焊点，电极引线表面设有绝缘层，微电极敏感元和引线焊点暴露在外界，表面不设绝缘层。

所述柔性基底和绝缘层，其材料均为聚氯代对二甲苯(Parylene-C)。