应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极及其制备方法

本发明涉及植入式柔性微电极，具体地，涉及一种应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极及其制备方法。

背景技术：

1、卡夫电极是一种管套式柔性电极，包裹在神经束上，用来记录神经环路上的电信号，并针对异常信号或病态部位进行刺激干预，使得神经按理想通路传输信号，常用以恢复外周神经损伤患者的部分机体功能。现有的卡夫电极多用于包裹诸如坐骨神经等毫米级神经束，对于数十到数百微米的神经元鲜有报道，而人体或实验体中正分布着许多微细神经束，传统的卡夫电极在微细神经束上存在如下问题需要解决：电极植入过程中对神经的损伤，电极点对神经组织的有效贴敷，神经在电极上的准确定位，电极包裹神经后的固定等。

2、经对现有技术的检索发现，中国发明专利201410024820.4公开了一种植入式卡夫神经电极及其制作方法，采用前端两侧带有外凸的尖齿和封闭环的自锁结构实现对神经的固定，但是，在操作过程中，外凸的尖齿极易划伤神经，并且不适用于几十到几百微米的小直径神经。另一中国发明专利201410006973.6以及该专利的改进版202011457788.0，都公开了一种基于自应力弯曲的环状卡夫微电极的制备方法，只不过后者通过网状结构实现对神经更有效地贴敷，但环状结构的直径都在毫米级别，更适用于坐骨神经等较粗的神经，且没有有效的固定方式，只适用于急性实验。而柯泰克股份有限公司申请的中国发明专利201780026647.3，提出了一种带有纵向缝口的呈现为管的形式的柔性卡夫电极，虽然通过缝线的方式实现电极的固定，但发明的主要缺点是加工精度低，电极壁厚较厚，无法实现对神经组织的有效贴敷。

3、美国南加州大学的ellis meng等人在期刊journal of microelectromechanicalsystems,2019,28:36撰文parylene-based cuffelectrode with integratedmicrofluidics for peripheral nerve recording,stimulation,and drug delivery报道了一种带有卡齿固定结构的多功能卡夫电极，实现外周神经的有效包裹，不过，遗憾的是，依旧设计成外凸结构，且所适用的神经也在毫米级别，为保证器件力学性能不失效，卡缝和卡齿之间需要预留一段安全距离，而这距离便已超过微细神经的直径，因而并不适用于微细神经的有效包覆。

4、综上所述，虽然自锁、自卷曲、缝合、卡齿类的卡夫电极已开展了一定研究，但是大多数专利或文献中，所适用的神经直径都为毫米级，电极的结构边缘带有尖锐的锯齿或外凸结构，并未考虑到对数十到数百微米神经束的安全有效包裹问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极及其制备方法。

2、根据本发明的一个方面，提供一种应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，该电极包括：

3、引导带，位于所述电极的头部，所述引导带用于引导所述电极穿过神经下方；

4、兜式结构，呈向内凹陷状，待包裹神经兜在所述兜式结构的凹陷处，所述兜式结构自所述引导带至电极尾端的外部轮廓过渡平缓；

5、电极点，分布于所述兜式结构内；

6、液气渗透孔，分布于所述电极内部，所述液气渗透孔用于排除所述电极内的组织液和气体造成的局部压力；

7、穿线孔，所述穿线孔分布于所述兜式结构两侧，通过所述穿线孔将所述电极以缝线的方式进行固定。

8、可选地，所述引导带具有左右对称结构，所述引导带的头部宽度小于底部宽度，所述引导带呈渐进状。

9、可选地，所述引导带的渐进角度为10-170°。

10、可选地，所述兜式结构内凹的长度不超过待包裹神经的周长，所述兜式结构的中心设有孔洞。

11、可选地，所述液气渗透孔的孔径为10-3000um。

12、可选地，所述电极点包括记录电极点和刺激电极点。

13、可选地，所述电极由下至上依次包括柔性衬底层、电极层、封装层和加固层，所述加固层用于对电极进行加固。

14、可选地，所述加固层为设于所述穿线孔周围的加固环。

15、可选地，所述加固层的厚度为2-20um。

16、根据本发明的另一方面，提供一种上述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极的制备方法，该方法包括：

17、提供基底，于所述基底上形成牺牲层，再沉积一层生物相容薄膜；

18、在所述生物相容薄膜上形成导电层，在所述导电层上旋涂正性光刻胶并图形化，刻蚀掉没有正性光刻胶保护的金属部分，并去除残余正性光刻胶；

19、继续沉积一层生物相容薄膜，作为顶层封装层和加固层；

20、通过正性光刻胶图像化所述封装层和所述加固层，并露出网孔、电极点和尾端接口；

21、去除残余正性光刻胶后，刻蚀所述牺牲层，释放其上的电极，得到适用于微细神经束的兜式网状卡夫电极。

22、与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：

23、本发明提供的兜式网状卡夫电极及其制备方法，通过引导带缓慢引导电极穿过神经下方，不使用任何尖齿和外凸结构，解决了电极植入过程中对神经的损伤问题；通过液气渗透孔排除电极内的组织液和气体造成的局部压力，实现电极点对神经组织的有效贴敷，解决了电极点对神经组织的非有效贴敷问题；通过内凹的兜式结构有效兜住神经束，解决了神经在电极上的定位不精确问题；通过穿线孔以缝合的方式固定电极，解决了电极包裹神经后无法固定的问题。本发明适用于包裹数十到数百微米细小神经，具有精确定位、有效贴敷、轻薄柔软、生物兼容性好、组织损伤小等特点。

技术特征：

1.一种应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述引导带具有左右对称结构，所述引导带的头部宽度小于底部宽度，所述引导带呈渐进状。

3.根据权利要求2所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述引导带的渐进角度为10-170°。

4.根据权利要求1所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述兜式结构内凹的长度不超过待包裹神经的周长，所述兜式结构的中心设有孔洞。

5.根据权利要求1所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述液气渗透孔的孔径为10-3000um。

6.根据权利要求1所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述电极点包括记录电极点和刺激电极点。

7.根据权利要求1所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述电极由下至上依次包括柔性衬底层、电极层、封装层和加固层，所述加固层用于对电极进行加固。

8.根据权利要求7所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述加固层为设于所述穿线孔周围的加固环。

9.根据权利要求7所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极，其特征在于，所述加固层的厚度为2-20um。

10.一种权利要求1-9任一项所述的应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极的制备方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种应用于微细神经束的兜式网状卡夫电极及其制备方法，该电极包括：引导带，位于电极的头部，引导带用于引导电极穿过神经下方；兜式结构，呈向内凹陷状，待包裹神经兜在兜式结构的凹陷处，兜式结构自引导带至尾端的外部轮廓过渡平缓；电极点，分布于兜式结构内；液气渗透孔，分布于电极内部，液气渗透孔用于排除电极内的组织液和气体造成的局部压力；穿线孔，穿线孔分布于兜式结构两侧，通过穿线孔将电极以缝线的方式进行固定。本发明的兜式网状卡夫电极具有轻薄柔软、植入后对组织损伤小、可有效适配微细神经束等特点。技术研发人员：刘景全,涂柯俊,王隆春,温冬阳,李子星受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11