一种电极阵列及其制备方法与流程

本发明涉及微电极技术领域，尤其涉及一种电极阵列及其制备方法。

背景技术：

电生理是神经科学中的一种重要的研究方法。通过植入在模型动物特定脑区的微电极，科学家们可以记录到不同刺激条件下的电生理信号，或者研究模型动物特定行为学与电生理信号放电模式的联系。目前，微电极主要是基于MEMS工艺的密歇根电极。密歇根电极多为二维的硅基硬质电极，结构和样式较为单一，不能卷曲，无法完全满足疾病的研究和治疗。

技术实现要素：

本发明提供一种电极阵列及其制备方法，通过设置吸水性不同底部基体和面部基体，实现电极阵列的卷曲，以满足特定疾病的研究和治疗。

第一方面，本发明提供一种电极阵列，所述电极阵列包括：底部基体、导电层以及面部基体；其中，所述导电层设置于所述底部基体上，所述面部基体部分覆盖所述导电层，以形成裸露的电极点；所述底部基体的吸水性不同于所述面部基体的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构。

在该技术方案中，电极阵列包括：底部基体、导电层以及面部基体；其中，所述导电层设置于所述底部基体上，所述面部基体部分覆盖所述导电层，以形成裸露的电极点；所述底部基体的吸水性不同于所述面部基体的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构，以满足特定疾病的研究和治疗。

结合第一方面，在第一方面的第一种实现中，所述底部基体的吸水性大于所述面部基体的吸水性。

在该技术方案中，可以使得电极点更好地贴附于生物组织。

结合第一方面或第一方面的第一种实现，在第一方面的第二种实现中，所述底部基体的材质为硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯苯酚中的至少一种。

在该技术方案中，柔性材料构成的底部基体可以减少在注入生物体内后，对生物组织的压迫，更加安全。

结合第一方面或第一方面的第一种实现，在第一方面的第三种实现中，所述面部基体的材质为硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯苯酚中的至少一种。

在该技术方案中，柔性材料构成的面部基体可以减少在注入生物体内后，对生物组织的压迫，更加安全。

结合第一方面或第一方面的第一种实现，在第一方面的第四种实现中，所述导电层的材质为导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属微丝中的至少一种。

结合第一方面或第一方面的第一种实现，在第一方面的第五种实现中，所述电极阵列还包括生物活性层，所述生物活性层覆盖所述电极点，以使所述电极阵列在电压的作用下，释放生物活性物质。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电极阵列制备方法，所述电极阵列制备方法包括：

提供一底部基体；

在所述底部基体的上形成导电层；

在所述导电层上覆盖图案化的面部基体，以部分暴露所述导电层形成电极点；

其中，所述底部基体的吸水性不同于所述面部基体的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构。

在该技术方案中，通过提供一底部基体，在所述底部基体的上形成导电层，在所述导电层上覆盖图案化的面部基体，以部分暴露所述导电层形成电极点，其中，所述底部基体的吸水性不同于所述面部基体的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构，以满足特定疾病的研究和治疗。

结合第二方面，在第二方面的第一种实现中，所述底部基体的吸水性大于所述面部基体的吸水性。

在该技术方案中，可以使得电极点更好地贴附于生物组织。

结合第二方面，在第二方面的第二种实现中，所述提供一底部基体包括：

根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术喷射第一材料形成所述底部基体。

在该技术方案中，通过利用3D打印技术实现底部基体的制备，工艺简单，尺寸可控，可制备小尺寸电极阵列，且降低制备成本。

结合第二方面，在第二方面的第三种实现中，所述在所述底部基体的上形成导电层包括：

根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上喷射第二材料形成所述导电层。

该技术方案中，通过利用3D打印技术实现导电层的制备，工艺简单，尺寸可控，可制备小尺寸电极阵列，且降低制备成本。

结合第二方面，在第二方面的第四种实现中，所述在所述导电层上覆盖图案化的面部基体包括：

根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述导电层上喷射第三材料形成所述面部基体。

该技术方案中，通过利用3D打印技术实现面部基体的制备，工艺简单，尺寸可控，可制备小尺寸电极阵列，且降低制备成本。

结合第二方面或第二方面的第一至四种实现，在第二方面的第五种实现中，所述在所述导电层上覆盖图案化的面部基体之前，所述电极阵列制备方法还包括：

在所述底部基体上形成导电线，所述导电线与所述导电层电连接，所述导电线用于传输电信号。

在本技术方案中，通过形成内置的导电线，以使导电线与电极点的接触更加稳定。

结合第二方面第五种实现，在第二方面的第六种实现中，所述在所述底部基体上形成导电线包括：

根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体上上喷射第四材料形成所述导电线。

在该技术方案中，通过利用3D打印技术实现导电线的制备，工艺简单，降低制备成本。

结合第二方面或第二方面的第一至四种实现，在第二方面的第七种实现中，所述在所述导电层上覆盖图案化的面部基体之后，所述方法还包括：

在所述电极点上覆盖生物活性层，以使所述电极阵列在电压的作用下，释放生物活性物质。

结合第二方面第七种实现，在第二方面的第八种实现中，所述在所述电极点上覆盖生物活性层包括：

根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述电极点上喷射第五材料形成所述生物活性层。

在该技术方案中，通过利用3D打印技术实现生物活性层的制备，工艺简单，降低制备成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种电极阵列在第一状态下的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电极阵列在第二状态下的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种电极阵列在第一状态下的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种电极阵列在第二状态下的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电极阵列制备方法的流程示意图；

图6A-6C是本发明实施例提供的电极阵列的各个制造流程中的剖面图；

图7是本发明实施例提供的导电线的分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1是本发明实施例提供的一种电极阵列在第一状态下的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种电极阵列在第二状态下的结构示意图。所述电极阵列包括：底部基体11、导电层12以及面部基体13；其中，所述导电层12设置于所述底部基体11上，所述面部基体13部分覆盖所述导电层12，以形成裸露的电极点；所述底部基体11的吸水性不同于所述面部基体13的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构。图1所示的电极阵列为吸水前的电极阵列的主视图、后视图以及侧视图。图2所示的电极阵列为吸水后呈卷曲结构的电极阵列。

可选地，所述底部基体11的吸水性大于所述面部基体13的吸水性。其中，所述底部基体11的材质可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯苯酚等中的至少一种。所述面部基体13的材质可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯苯酚等中的至少一种。

可选地，所述导电层12的材质可以包括导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属微丝等中的至少一种。

本发明实施例中，所述电极阵列还可以包括生物活性层，所述生物活性层覆盖所述电极点，以使所述电极阵列在电压的作用下，释放生物活性物质。其中，该生物活性层的可以包括药物、多肽、小分子蛋白等中的至少一种多，以使电极阵列工作时，能够在电刺激下向周围释放药物，对生物体的受损部位进行修复。

可以理解，导电层12可以是薄膜结构，也可以部分与面部基体13平齐，也可以向面部基体13方向凸出，本发明不做限制。

可以理解，该电极阵列还可以包括导电线，导电线可以设置于电极阵列外，通过底部基体11连通电极点，以连接电极点与电极阵列接口；导电线也可以设置于底部电极和面部电极之间，导电线也可以与导电层为一体成型结构，以使得电极阵列通过导电线连接电极点与电极阵列接口。

可以理解，该电极阵列中电极点可以包括一个电极点，也可以包括多个电极点，电极点可以线性排列、矩阵排列，也可以设置于任意位置，各个电极点之间不连通。请参阅图3，图3是本发明实施例提供的另一种电极阵列在第一状态下的结构示意图；图4是本发明实施例提供的另一种电极阵列在第二状态下的结构示意图。图3和图4所示的电极阵列包括1个电极点。图3所示的电极阵列为吸水前的电极阵列的主视图、后视图以及侧视图。图4所示的电极阵列为吸水后呈卷曲结构的电极阵列。

本发明实施例中，电极阵列包括底部基体11、导电层12以及面部基体13，所述导电层12设置于所述底部基体11上，所述面部基体13部分覆盖所述导电层12，以形成裸露的电极点；所述底部基体11的吸水性不同于所述面部基体13的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构，以满足特定疾病的研究和治疗。

请参阅图5，图5为本发明实施例提供的一种电极阵列制备方法的流程示意图。请一并参阅图6A-6C，图6A-6C是本发明实施例提供的电极阵列的各个制造流程中的剖面图。该电极阵列制备方法包括：

步骤S501：提供一底部基体610，请一并参阅图6A。

具体地，该底部基体610可以由高分子聚合物材料，如硅橡胶、聚酰亚胺薄膜通过裁剪制成，也可以由高分子印切而成，可以起到绝缘和支撑的作用。

本发明实施例中，步骤S501可以包括：根据所述表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术喷射第一材料形成所述底部基体610。具体地，可以提供一衬底，在衬底上涂抹一层脱模剂，以便在完成表面帖附电极阵列的制备后，使得表面帖附电极阵列从衬底上脱落；根据表面帖附电极阵列的模型，采用3D打印技术在衬底上喷射第一材料，形成底部基体610，该第一材料可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等中的至少一种。

步骤S502：在所述底部基体610的上形成导电层620，请一并参阅图6B。

具体地，可以根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体610上喷射第二材料形成导电层620，第二材料可以是导电材料，如导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属或金属合金等中的至少一种，其中该金属或金属合金可以包括金、银、钯、铁、铜等中的一种或多种的组合。也可以采用物理气相沉积法，在所述底部基体610上形成导电材料层，在通过光罩和蚀刻工艺，图案化导电材料层，以形成间隔设置的所述导电层620。

可以理解，电极阵列中导电层620的结构可以是图6B所示的结构，也可以是平面的薄膜，其投影于底部基体的投影面可以是圆形、矩形等，本发明不作限制。

步骤S503：在所述导电层620上覆盖图案化的面部基体630，以部分暴露所述导电层620形成电极点621。其中，所述底部基体610的吸水性不同于所述面部基体630的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构，请一并参阅图6C。

具体地，可以根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述导电层620上喷射第三材料形成所述面部基体630；也可以通过旋涂法，在导电层620的表面旋涂第三材料形成所述面部基体630；还可以通过化学气相沉积或物理气相沉积法，在所述导电层620形成第三材料层，再通过光罩以及蚀刻工艺，形成所述面部基体630，以封装该电极阵列。

本发明实施例中，所述底部基体610的吸水性大于所述面部基体630的吸水性。其中，所述底部基体610的材质可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯苯酚等中的至少一种。所述面部基体630的材质可以包括硅橡胶、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯苯酚等中的至少一种。

本发明实施例中，步骤S503之前，所述电极阵列制备方法还可以包括：在所述底部基体610上形成导电线，所述导电线与所述导电层620电连接，所述导电线用于传输电信号。请参阅图7，图7是本发明实施例提供的导电线的分布示意图。其中，各个导电线之间不连通。

具体地，可以根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述底部基体610上喷射第四材料形成所述导电线。导电线也可以与导电层620一体成型。其中，该第四材料可以是导电材料，如导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、金属或金属合金等中的至少一种，其中该金属或金属合金可以包括金、银、钯、铁、铜等中的一种或多种的组合。导电线可以连接导线线束，导电线线束连接电极阵列接口。导电线束可以包括多根互不连通的导线，该每根导线用于连接电极阵列中一个电极点621，电极阵列接口可以用于连接电生理记录设备，该生理记录设备可以用于记录通过电极点621采集的电信号，或产生电信号，并将该电信号传输给向连接生物体的电极点621。

本发明实施例中，步骤S503之后，所述电极阵列制备方法还可以包括：在所述电极点621上覆盖生物活性层，以使所述电极阵列在电压的作用下，释放生物活性物质。

具体地，可以通过旋涂法在所述面部基体630上形成生物活性层；也可以根据所述电极阵列的模型，采用3D打印技术在所述电极点621上喷射第五材料形成所述生物活性层。其中，该第五材料的可以包括药物、多肽、小分子蛋白等中的至少一种多，以使电极阵列工作时，能够在电刺激下向周围释放药物，对生物体的受损部位进行修复。可选地，该电极阵列可以是神经修复电极，用于帖附神经组织，在电刺激下，释放药物，对神经组织进行修复。

可以理解，在电极阵列的实际应用中，可以根据实际需要，改变电极阵列的结构、尺寸，电极点621个数、形状、尺寸或分布等。

本发明实施例，通过提供一底部基体610，在所述底部基体610的上形成导电层620，在所述导电层620上覆盖图案化的面部基体630，以部分暴露所述导电层620形成电极点621，其中，所述底部基体610的吸水性不同于所述面部基体630的吸水性，以使所述电极阵列可以在生物体内吸水呈卷曲结构，以满足特定疾病的研究和治疗。

而且，可以通过3D打印技术，实现电极阵列中各个结构的制备，简化电极阵列的制备工艺，降低制备成本，且电极阵列的形状和尺寸容易控制，可以实现小尺寸电极阵列的制备。

本发明实施例中所使用的技术术语仅用于说明特定实施例而并不旨在限定本发明。在本文中，单数形式“一”、“该”及“所述”用于同时包括复数形式，除非上下文中明确另行说明。进一步地，在说明书中所使用的用于“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件。

在所附权利要求中对应结构、材料、动作以及所有装置或者步骤以及功能元件的等同形式(如果存在的话)旨在包括结合其他明确要求的元件用于执行该功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述出于实施例和描述的目的被给出，但并不旨在是穷举的或者将被发明限制在所公开的形式。在不偏离本发明的范围和精神的情况下，多种修改和变形对于本领域的一般技术人员而言是显而易见的。本发明中所描述的实施例能够更好地揭示本发明的原理与实际应用，并使本领域的一般技术人员可了解本发明。

本发明中所描述的流程图仅仅为一个实施例，在不偏离本发明的精神的情况下对此图示或者本发明中的步骤可以有多种修改变化。比如，可以不同次序的执行这些步骤，或者可以增加、删除或者修改某些步骤。本领域的一般技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。