专利名称：面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种医用器械技术领域的装置，具体是一种面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极。
背景技术：
近年来，随着微机电系统(MEMS:Micro-Electro-Mechanical Systems)技术的不断进步，使得微电子设备和微传感器等微系统应用范围不断扩大，已广泛应用于多个领域， 特别是医学领域。眼轮匝肌围绕眼睛，构成眼皮，负责闭眼的工作。通过自主地持续收缩，牵动其上的皮肤，完成闭眼动作。正常情况下，眼轮匝肌是由面神经支配的，但是如果面神经出现损伤，眼轮匝肌就会麻痹或者瘫痪，不能完成闭眼功能。对于一些眼轮匝肌麻痹或者瘫痪的病人，眼睛闭合发生困难，眼皮不能有效地把眼泪或泪液均勻的涂在眼球表面，轻者眼球感觉干涩、刺痛，严重者甚至会失明。但是目前外科手术和药物治疗对这种疾病的治疗效果不尽如人意。正常神经是通过传导动作电位来控制肌肉收缩的，要想恢复眼轮匝肌的正常运动，就需要通过其他手段把动作电位传导到眼轮匝肌。目前，常用的方法是通过电极注入动作电位，刺激目标肌肉，实现期望的肌肉收缩。考虑到眼部的特殊性，利用角膜接触镜结构层(俗称隐形眼镜)为基底的电极是比较方便的。经对现有技术的检索发现，Sachs, N. Α.，Ε. L. Chang等人在IEEE Trans Neural SystRehabil Eng 15(1) :67-75,2007 撰文"Electrical stimulation of the paralyzed orbicularis oculi inrabbit”(用于兔子眼轮匝肌麻痹的电刺激)，该技术采用在兔子上眼睑的皮下植入刺激电极，并且在植入点的外部手术缝合用以固定电极，然后在植入眼睑电极的内侧和外侧之间加载双相脉冲电流刺激。通过改变脉冲振幅、脉冲宽度、脉冲数等参数在一定程度上实现了兔子的闭眼动作。但是这种方法需要通过外科手术的方法来植入电极，对于人来说，脸部的手术需要特别谨慎，所以该方法应用起来受到较多限制。美国专利号:US7, 521, 488, "Contact lenses"(隐形眼镜)，该技术公开了一种涉及隐形眼镜的，硅水凝胶隐形眼镜后表面减少碎片的方法和一个较优的上皮病变发生率降低的方法。美国专利号RE38, 839，"Methods and devices to design and fabricate surfaces on contact lensesand on corneal tissue that correct the eye' s optical aberrations"(设计和制造隐形眼镜的方法和装置及其在角膜表面矫正眼睛的光学像差)，该技术公开了一种设计和制造隐形眼镜的方法和装置，对光学像差的表面改性也提出了一定的改进意见。综上，目前对隐形眼镜的有关研究集中在对眼睛的光学成像的数学分析、隐形眼镜表面的车削、三维轮廓切割、激光烧蚀、热成型、光刻、薄膜沉积、表面化学改性等隐形眼镜本身的研究上，对由隐形眼镜引申的器件研究较少，因此，无用于眼轮匝肌刺激的角膜接触镜结构层电极。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，操作简便，无需外科手术，是一种有效解决眼轮匝肌闭合困难的方案。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括依次设置并组成复合结构的角膜接触镜结构层、电极电路层和角膜接触镜覆盖层以及贯穿复合结构的通孔，角膜接触镜结构层与眼球直接接触，电极电路层的四周肉眼视野范围外设有连接电路和与之相连的电极点。所述的角膜接触镜覆盖层覆盖于角膜接触镜结构层上除通孔与电极点以外位置。
所述的连接电路由电极和连接线组成。所述的角膜接触镜结构层的直径X厚度为10X0.01mm-50Xlmm;曲率半径为 6. 5mm-9. Omm0所述的电极电路层中连接线宽为lOnm-lOOOym;电极点的横截面积为 1μ 2_10000μπ 2。所述的电极电路层中，仅电极点与肉眼眼睑直接接触并参与刺激。所述的角膜接触镜覆盖层的直径X厚度为10X0.01mm-50Xlmm;曲率半径为 6. 5mm-9. Omm0所述的通孔横截面积为1 μ m2-1000000 μ m2。所述的人的肉眼视野范围直径为10mm-14mm ；曲率半径为7. Omm-8. 5mm。所述的角膜接触镜结构层的外部轮廓直径为15mm-50mm。本发明利用从外部输入的电刺激信号，通过裸露的电极点把电刺激加载在眼轮匝肌上，引发眼轮匝肌的规律运动，完成眼睛闭合动作。本发明结构简单，佩戴方便，使用时只需要把角膜接触镜结构层电极佩戴的眼球上，从外部输入刺激信号，即可有效刺激眼轮匝肌，完成闭眼动作。
图1为本发明结构示意图。图2为实施例的电极电路与通孔的位置分布示意图。图3为实施例的电极电路的细节与连接线示意图。图4为实施例佩戴示意图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例本实施例的具体制备过程如下首先在Si片上沉积3 μ m-5 μ m的聚氯代对二甲苯 (Parylene-C)薄膜，然后甩0. Olmm-Imm的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，80°C烘干4个小时，构成角膜接触镜结构层。接着甩5μπι的正胶并图形化，溅射贵金属(包括Pt、Ir、Au等)种子层，100-15000埃，采用Lift-off工艺去光刻胶，图形化种子层，构成电极电路层。然后， 甩0. Olmm-Imm的PDMS，80°C烘干4个小时，再沉积3 μ m_5 μ m的Parylene-C，第二次把光刻胶图形化，使用反应离子刻蚀(RIE)把Parylene-C刻穿，露出电极点，构成角膜接触镜覆盖层。最后，使用精密机床切割成角膜接触镜的结构，也可以模压成角膜接触镜的结构。如图1-图3所示，本实施例制备得到的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极包括角膜接触镜结构层1、电极电路层2、角膜接触镜覆盖层3和通孔4，其中电极电路层 2被角膜接触镜结构层1和角膜接触镜覆盖层3夹在中间，并且这三层被通孔4贯通。依次设置并组成复合结构的角膜接触镜结构层1、电极电路层2和角膜接触镜覆盖层3以及贯穿复合结构的通孔4，角膜接触镜结构层3与眼球直接接触，电极电路层2的四周肉眼视野范围5外设有连接电路和与之相连的电极点9。所述的角膜接触镜覆盖层3覆盖于角膜接触镜结构层1上除通孔4与电极点7以外位置。所述的连接电路由电极7和连接线8组成。所述的角膜接触镜结构层1的直径X厚度为10X0. 01mm-50X 1mm。所述的角膜接触镜结构层1的曲率半径为6. 5mm-9. 0mm。所述的电极电路层2中连接电路8的线宽为IOnm-IOOO μ m。所述的电极电路层2中电极点9的横截面积为1 μ m2-10000 μ m2。所述的电极电路层2中电极点9的形状可以根据需要调整，例如圆形、矩形、三角形等。所述的电极电路层2中电极点9的分布距离、分布密度可以根据需要调整。所述的电极电路层2中，仅电极点9是暴露出来与肉眼眼睑直接接触并参与刺激， 线路的其他部分要被角膜接触镜覆盖层3覆盖并电气绝缘(图3中覆盖电极电路的灰色部分为角膜接触镜覆盖层3)。所述的角膜接触镜覆盖层3 (直径X厚)为10X0. 01mm-50X 1mm。所述的角膜接触镜覆盖层3的曲率半径为6. 5mm-9. 0mm。所述的通孔4横截面积为1 μ m2-1000000 μ m2。所述的人的视野范围5直径为10mm-14mm。所述的人的视野范围5曲率半径为7. Omm-8. 5mm。所述的角膜接触镜结构层的外部轮廓6直径为15mm-50mm。本实施例的工作原理为如图1所示，本装置为三层结构，角膜接触镜结构层1作为支撑结构与眼球直接接触。电极电路层2包括特定分布的电极7与连接电路8。角膜接触镜覆盖层3覆盖除通孔与电极点以外的角膜接触镜结构层表面，便于电极点把电刺激加载在眼轮匝肌上。如图2所示，本装置人的视野范围5之内与正常的角膜接触镜结构层没有明显区别，特别之处在于在人的视野范围5与角膜接触镜结构层的外部轮廓6之间利用微加工技术添加了电极电路。本装置在佩戴到人的眼睛中时，利用连接电路8把特定的电刺激信号通过电极点 9加载到眼轮匝肌上，引发眼轮匝肌的规律运动，完成眼睛闭合动作。附图中仅给出了一路电刺激(连接电路8)，但是，电刺激信号可以根据需要，采用一路输入或者几路输入，以达到电刺激的最佳效果。如表1所示，本实施例的实际应用要求所用尺寸如表所示。表1角膜接触镜结构层电极的一组典型设计参数
权利要求
1.一种面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征在于，包括依次设置并组成复合结构的角膜接触镜结构层、电极电路层和角膜接触镜覆盖层以及贯穿复合结构的通孔，角膜接触镜结构层与眼球直接接触，电极电路层的四周肉眼视野范围外设有连接电路和与之相连的电极点。
2.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的角膜接触镜覆盖层覆盖于角膜接触镜结构层上除通孔与电极点以外位置。
3.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的连接电路由电极和连接线组成。
4.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的角膜接触镜结构层的直径X厚度为10X0. lmm-50Xlmm ；曲率半径为6. 5mm-9. 0mm。
5.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的电极电路层中连接线宽为IOnm-IOOO μ m;电极点的横截面积为Iym2-IOOOO μ m2。
6.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的电极电路层中，仅电极点与肉眼眼睑直接接触并参与刺激。
7.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的角膜接触镜覆盖层的直径χ厚度为10X0. lmm-50X Imm ；曲率半径为6. 5mm_9. 0mm。
8.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的通孔横截面积为1 μ m2-1000000 μ m2。
9.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的人的肉眼视野范围直径为10mm-14mm ；曲率半径为7. Omm-8. 5mm。
10.根据权利要求1所述的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，其特征是，所述的角膜接触镜结构层的外部轮廓直径为15mm-50mm。
全文摘要
一种医用器械技术领域的面向面瘫康复的角膜接触镜式柔性微电极，包括依次设置并组成复合结构的角膜接触镜结构层、电极电路层和角膜接触镜覆盖层以及贯穿复合结构的通孔，角膜接触镜结构层与眼球直接接触，电极电路层的四周肉眼视野范围外设有连接电路和与之相连的电极点。本发明操作简便，无需外科手术，是一种有效解决眼轮匝肌闭合困难的方案。
文档编号A61N1/36GK102178998SQ20111011028
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者刘景全, 康晓洋, 杨春生, 田鸿昌 申请人:上海交通大学