专利名称：一种柔性管状微电极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种生物医学工程技术领域的微电极及其制备方法，具体是一种柔性管状微电极及其制备方法。
背景技术：
利用功能电刺激(functional electrical stimulation, FES)医疗设备模拟运动神经对特定肌肉群施加电刺激帮助瘫痪患者恢复肌肉重建和做康复训练。但由于肌肉不仅受运动神经电信号支配进行伸缩，而且需要从神经细胞获取必须的营养物质，只对肌肉进 行功能电刺激会导致组织逐渐由于营养不良而萎缩最终坏死。柔性管状微电极能够在对瘫痪的肌肉部位进行功能电刺激，同时对瘫痪部位进行微流体给药向神经或肌肉组织输送所需营养和药物，且柔性小尺寸电极利于精确操作和植入。经对现有技术文献的检索发现，Jessin John, YuefaLi等在JOURNAL OFMICROMECHANICS AND MICROENGINEERING· 21 (2011) 105011 撰文“Microfabrication of 3Dneural probes with combined electrical and chemical interfaces”(“结合电和化学接口的3D神经探针的微制造”《微机械和微工程期刊》)。该文献中提及了一种新型集成微通道的3D电极阵列神经探针及制造技术。该技术通过二氟化氙气体各向同性刻蚀硅基体和沉积聚对二甲苯密封工艺制造集成于3D神经电极上的微流道。其缺点在于使用硅基体制作的刚性神经电极不宜使用于植入式医疗设备，且易造成组织损伤；其制造工艺过程较为复杂，电极制作成本高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种柔性管状微电极及其制备方法。管状微电极可在进行生物电刺激或电记录的同时，通过管道对组织定点流体给药；电极基于柔性生物相容材料，利于制作和集成于植入式医疗设备。同时本发明制造过程简单，采用溅射、沉积和激光刻蚀结合的方法制备此管状微电极，其工艺简单成本低，易于定制电极结构尺寸以便实现不同功能。本发明是通过以下技术方案实现的本发明所述的柔性管状微电极的制备方法，具体为首先截取一段聚合物毛细管；然后在聚合物毛细管表面溅射金属层；接着在毛细管表面沉积聚合物作为电极绝缘层；最后使用激光刻蚀毛细管表面聚合物绝缘层，露出金属电极点，得到管状微电极。进一步的，所述方法包括以下步骤第一步、截取一段聚合物毛细管，在其表面溅射金属层。所述聚合物毛细管为聚酰亚胺毛细管、聚四氟乙烯毛细管、聚对苯二甲酸乙二酯毛细管和聚乙烯毛细管，其外径为0. I I毫米，聚合物毛细管材料均为生物相容材料，细微尺寸保证其柔软易弯曲。所述在聚合物毛细管表面溅射的金属具体是指金、钼、铱、钛/钨/金、钛/钨/钼或钛/钨/铱，溅射金属厚度为100 200纳米，为电极导电通路层，表面贵金属材料不易被腐蚀而变质。第二步、在表面溅射金属层的聚合物毛细管上沉积聚合物作为电极绝缘层。所述绝缘层聚合物为聚对二甲苯或聚酰亚胺，为生物相容材料。所述沉积方法具体是指气相 沉积或涂覆。所述绝缘层，沉积厚度为3 10微米，使电极导电通路绝缘。。第三步、利用激光在指定部位刻蚀掉表面的聚合物绝缘层，露出金属电极点，制成管状微电极。所述激光刻蚀使用激光波长小于或等于355纳米，刻蚀宽度为10 100微米，使电极点拥有好的空间选择性，且与组织充分接触。本发明上述方法得到的柔性管状微电极，由最内层的聚合物管层、中间层的溅射金属层、最外层的聚合物绝缘层和除去聚合物绝缘层的电极点部位四部分组成。最内层的聚合物管层为柔性管状微电极的结构层，其内部中空管路为流体通道。中间金属层以溅射的方式覆盖在聚合物毛细管表面，形成电极导电通路。最外层的聚合物绝缘层为柔性管状微电极的表面绝缘层，使用气相沉积或涂覆的方式与内层的溅射金属层相连接。除去聚合物绝缘层的电极点部位为柔性管状微电极的电极点，通过激光刻蚀去除表面聚合物绝缘层露出溅射金属层形成。本发明采用溅射、沉积及激光刻蚀方法制造柔性管状微电极，与现有技术相比，其优点在于制得柔性管状微电极的工艺过程简单，成本低；使用柔性聚合物毛细管不易造成组织损伤，利于加工和集成植入式医疗设备；沉积生物相容聚合物材料作为绝缘层，其具有好的生物相容性且结合牢固；激光刻蚀能够精确电极点形状和大小；柔性管状微电极集成度高，可定制不同材料、电极点数和尺寸参数的多种电极类型以满足不同需求。
图I为实施例I示意图。图2为实施例2示意图。图3为实施例3示意图。
具体实施例方式下面结合附图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I如图I所示，本实施例按以下步骤进行制备I.截取外径为O. I毫米的聚酰亚胺毛细管，在去离子水中使用超声波震荡进行清洗；2.在毛细管表面溅射钛/钨/金层100 200纳米，其中钛/钨层30纳米为粘
结层；3.在溅射金属层的毛细管表面化学气相沉积聚对二甲苯绝缘层3 10微米；
4.使用波长为266纳米激光在毛细管一个特定部位刻蚀掉表面绝缘层，刻蚀宽度为10 100微米，露出金属层电极点，得到一个电极点的聚酰亚胺管金微电极。实施例2如图2所示，本实施例按以下步骤进行制备I.截取外径为O. 3毫米的聚酰亚胺毛细管，在去离子水中使用超声波震荡进行清洗；2.在毛细管表面溅射钛/钨/钼层100 200纳米，其中钛/钨层30纳米为粘
结层；
3.在溅射金属层的毛细管表面涂覆聚酰亚胺绝缘层3 10微米；4.使用波长为266纳米激光在毛细管两个特定部位刻蚀掉表面绝缘层，刻蚀宽度为10 100微米，露出金属层电极点，得到两个电极点的聚酰亚胺管钼微电极。实施例3如图3所示，本实施例按以下步骤进行制备I.截取外径为O. 3毫米的聚四氟乙烯毛细管，在去离子水中使用超声波震荡进行清洗；2.在毛细管表面溅射钛/钨/钼层100 200纳米，其中钛/钨层30纳米为粘
结层；3.在溅射金属层的毛细管表面化学气相沉积聚对二甲苯绝缘层3 10微米；4.使用波长为266纳米激光在毛细管四个特定部位刻蚀掉表面绝缘层，刻蚀宽度为10 100微米，露出金属层电极点，得到四个电极点的聚四氟乙烯管钼微电极。应当理解的是，以上为本发明部分实施例，本发明通过变化以下的实施条件也是同样可以实现的所述的聚合物毛细管具体是指聚酰亚胺毛细管、聚四氟乙烯毛细管、聚对苯二甲酸乙二酯毛细管和聚乙烯毛细管中一种，聚合物毛细管外径为O. I I毫米。所述的在聚合物毛细管表面溅射的金属具体是指金、钼、铱、钛/钨/金、钛/钨/钼或钛/钨/铱。所述的沉积聚合物绝缘层具体是指气象沉积聚对二甲苯或涂覆聚酰亚胺，沉积厚度为3 10微米。所述的激光波长小于或等于355纳米，刻蚀宽度为10 100微米。采用此方法能制备得到柔性管状微电极，此管状电极能够在电极对生理组织进行电刺激和电记录的同时，通过微管通道向组织器官输送流体药物，且柔性微尺寸利于测试或实验操作及制成植入式医疗设备。同时本发明制备过程简单，采用溅射金属、沉积聚合物和激光刻蚀结合的方法制备此管状微电极，其成本低且便于生产制造，且电极材料、尺寸和样式可依据需求定制,利于普及和集成。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种柔性管状微电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 第一步、截取一段聚合物毛细管，在其表面溅射金属层； 第二步、在溅射金属层的毛细管表面沉积聚合物绝缘层； 第三步、使用激光在指定部位刻蚀掉毛细管表面聚合物绝缘层，露出金属层电极点，得到管状微电极。
2.根据权利要求I所述的柔性管状微电极的制备方法，其特征是，所述的聚合物毛细管具体是指聚酰亚胺毛细管、聚四氟乙烯毛细管、聚对苯二甲酸乙二酯毛细管和聚乙烯毛细管中一种。
3.根据权利要求I或2所述的柔性管状微电极的制备方法，其特征是，所述的聚合物毛细管外径为O. I I毫米。
4.根据权利要求I所述的柔性管状微电极的制备方法，其特征是，所述的在聚合物毛细管表面溅射的金属具体是指金、钼、铱、钛/钨/金、钛/钨/钼或钛/钨/铱，溅射金属厚度为100 200纳米，为电极导电通路层，表面贵金属材料不易被腐蚀而变质。
5.根据权利要求I所述的柔性管状微电极的制备方法，其特征是，所述的沉积聚合物绝缘层具体是指气象沉积聚对二甲苯或涂覆聚酰亚胺。
6.根据权利要求I或5所述的柔性管状微电极的制备方法，其特征是，所述的沉积聚合物绝缘层沉积厚度为3 10微米。
7.根据权利要求I所述的柔性管状微电极的制备方法，其特征是，所述的激光波长小于或等于355纳米，刻蚀宽度为10 100微米。
8.一种采用权利要求1-7所述方法得到的柔性管状微电极，其特征是所述微电极由最内层的聚合物管层、中间层的溅射金属层、最外层的聚合物绝缘层和除去聚合物绝缘层的电极点部位组成。
9.根据权利要求8所述的柔性管状微电极，其特征是，所述最内层的聚合物管层为柔性管状微电极的结构层，其内部中空管路为流体通道。
10.根据权利要求8所述的柔性管状微电极，其特征是，所述中间层的溅射金属层为柔性管状微电极的导电通路，使用溅射的方式与内层的聚合物管层相连接。
11.根据权利要求8所述的柔性管状微电极，其特征是，所述最外层的聚合物绝缘层为柔性管状微电极的表面绝缘层，使用气相沉积或涂覆的方式与内层的溅射金属层相连接。
12.根据权利要求8所述的柔性管状微电极，其特征是，所述除去聚合物绝缘层的电极点部位为柔性管状微电极的电极点，通过激光刻蚀去除表面聚合物绝缘层露出溅射金属层形成。
全文摘要
本发明公开一种柔性管状微电极及其制备方法，所述方法首先截取一段聚合物毛细管；然后在聚合物毛细管表面溅射金属层；接着在毛细管表面沉积聚合物作为电极绝缘层；最后使用激光刻蚀毛细管表面聚合物绝缘层，露出金属电极点，得到管状微电极。本发明制备的柔性管状微电极能够在电极对生理组织进行电刺激和电记录的同时，通过微管通道向组织器官输送流体药物，且柔性微尺寸利于测试或实验操作及制成植入式医疗设备。
文档编号A61N1/05GK102815664SQ201210274020
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者刘景全, 田鸿昌, 康晓洋, 杨斌, 杨春生 申请人:上海交通大学