专利名称：一种宽视野视网膜微电极阵列的制作方法
技术领域：
本发明属于生物医学信号检测领域，尤其是一种宽视野视网膜微电极阵列。
背景技术：
视网膜位于眼球后壁，是光敏感区，包含光敏单元视杆细胞和视锥细胞。视神经将光刺激到视杆细胞和视锥细胞产生的电信号传导到大脑进行视觉处理。在视网膜病变情况下，老年性黄斑变性(AMD)和视网膜色素变性(RP)视锥细胞和视杆细胞发生不同程度的退化，造成视力减退或失明；然而，视神经却没有受到损坏，仍然可以将视网膜的电信号传输给大脑。因此，通过对视网膜尚未损毁的部分给于适当的刺激，可以使患者的视力得到改善或恢复。视网膜假体(Retinal Prothesis)是针对上述视网膜疾病，通过植入视网膜，刺激尚存的视杆细胞和视锥细胞，使光信息在大脑形成。视网膜假体的电极阵列不仅能够产生电刺激，而且它可以决定视觉图像的分辨率和视野。现有的视网膜假体通常采用各向同性排列I、正方形排列的刺激电极阵列，其通过引出线部分将电极刺激点引出，以便用外部刺激大道刺激视网膜相应部位，其在水平方向和竖直方向提供同样的视野和分辨率；2、六角形蜂窝状排列的电极阵列，该排列方式采用不同的刺激方式，使得电极参数在同样的条件下，可以提供比正方形电极排布方式更高的分辨率，其在水平方向与竖直方向的视野也是一致的；3、弧形衬底的电极阵列，该电极阵列将电极衬底制作成分段式，然后组装、固定，其在水平与竖直方向的视野比前两种宽一些。上述的电极阵列排布方法，都存在着不同程度的问题I、正方形排列的刺激电极阵列，虽然在水平和垂直方向都能获得相等的视觉范围，但在同等数量的电极情况下，分辨率在水平与竖直方向等同。2、六角形蜂窝状排列的电极阵列，与正方形排列的刺激电极阵列相似，同样局限到水平方向的视野，不能使水平方向获得更高的分辨率。3、弧形衬底的电极阵列，是依照视网膜的天然弧度，将电极阵列的衬底进行分割，在植入视网膜时，需要进行拼接、固定后使合成的电极阵列呈球面弧型，该电极阵列虽然在水平方向和垂直方向都能获得更宽的视野，但是，这种视网膜假体的加工制作和植入难度太闻。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够提供水平方向较宽视野且易于加工和植入的宽视野视网膜微电极阵列。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种宽视野视网膜微电极阵列，包括依次连接的电极阵列部分、电极阵列引出部分和外接电刺激点阵部分，所述的电极阵列部分由柔软聚酯衬底、刺激电极阵列构成，刺激电极阵列嵌入在柔软聚酯衬底上，刺激电极阵列呈矩形且水平方向的长度大于垂直方向的长度，在柔软聚酯衬底设有固定孔；电极阵列弓I出部分由柔软聚酯衬底及嵌入在其上的电极引线构成；所述的外接电刺激点阵部分由外接电刺激部分衬底及外接刺激点阵构成，夕卜接刺激点阵嵌入在柔软聚酯衬底上，刺激电极阵列通过电极引线与外接刺激点阵相连接。而且，所述的刺激电极阵列由水平方向和垂直方向等距排列的电极点构成，每个电极点与电极引线相连接。而且，所述的外接刺激点阵由外接刺激点构成并沿外接电刺激部分衬底的边缘设置，所述的外接刺激点与电极引线相连接。而且，所述的刺激电极阵列由三角形等距离排列的电极点构成，每个电极点与电极引线相连接。而且，所述的外接刺激点阵由外接刺激点构成并沿外接电刺激部分衬底呈阵列设置，所述的外接刺激点与电极引线相连接。 而且，所述的刺激电极阵列中的电极点与外接电刺激点的给入方式为三角形刺激方式，或六角形刺激方式。而且，所述的电极引线为沿电极阵列引出部分的衬底单层分布，或双层分布或多层分布。而且，所述的电极引线由一组细微金属线构成。而且，所述的固定孔设置在柔软聚酯衬底的四个顶角处。而且，所述的电极阵列部分、电极阵列引出部分与外接电刺激点阵部分一体制成，其厚度不大于20 μ m ;刺激电极阵列水平方向长度为5mm，垂直方向的长度为3mm。本发明的优点和积极效果是本发明采用基本呈矩形排列且水平方向大于垂直方向长度的电极阵列，该电极阵列部分参照了视锥细胞的参数，使得电极刺激能够引起视锥细胞的反应，最终产生的视皮层映像达到一定的分辨率，将电极阵列植入视网膜后，在水平方向可以刺激更多的视锥细胞和视杆细胞，从而提供水平方向较宽的视野，同时，不会增加刺激电极阵列加工的难度。
图I为本发明的一种实施例的结构示意图；图2为本发明的另一种实施例的结构示意图；图3为本发明的刺激信号与接收信号的电极位置关系示意图，其中图3-1是三角形刺激方式的电极位置关系示意图，图3-2是六角形刺激方式的电极位置关系示意图；图4为宽视野视网膜微电极阵列的一种植入方法示意图；图5为宽视野视网膜微电极阵列的另一种植入方法示意图；图6为本发明的工作原理示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明实施例做进一步详述一种宽视野视网膜微电极阵列，如图I及图2所示，包括依次连接的电极阵列部分、电极阵列引出部分和外接电刺激点阵部分，电极阵列部分、电极阵列引出部分与外接电刺激点阵部分一体制成，避免了衔接的复杂工艺，其厚度不大于20 μ m。下面对电极阵列部分、电极阵列引出部分和外接电刺激点阵部分分别进行说明
在图I所示的实施例中，电极阵列部分由具有生物相容性的柔软聚酯衬底l_a、刺激电极阵列ι-b构成，刺激电极阵列嵌入在柔软聚酯衬底上上，刺激电极阵列由水平方向和垂直方向等距排列的电极点Ι-c构成，刺激电极阵列呈矩形且水平方向的长度大于垂直方向的长度，其水平方向长度为5mm，垂直方向的长度为3mm，这种电极排列方式使得电极阵列不仅可以刺激中心部位的视锥细胞和视杆细胞，还可以刺激中心区左、右的视锥细胞和视杆细胞。每个电极点通过一根引出线连接到电极阵列引出部分上，在柔软聚酯衬底的四个顶角处分别设有固定孔ι-d，在电极阵列部分植入视网膜后，通过在固定孔处打入视网膜固定钉可将电极阵列部分固定在视网膜表面上。所述的电极阵列引出部分由具有生物相容性的柔软聚酯衬底Ι-e及其表面嵌入的电极引线构成，电极引线由一组细微金属线构成，这些金属线之间的间距在设置时充分考虑刺激电流强度，以避免在引线之间产生电路串扰。这些细微金属线分别与电极阵列部 分上的电极点及外接电刺激点阵部分的刺激点相连，能够将外部电刺激点阵部分的电刺激信号传导到电极阵列部分的电极点上。本发明的电极引线可以为沿衬底单层分布，也可以双层分布或多层分布。所述的外接电刺激点阵部分由外接电刺激部分衬底l_f及其表面设置的外接刺激点阵Ι-g构成，外接刺激点阵Ι-g由以不同排列方式嵌入的刺激点Ι-h构成，这些刺激点为微金属点并分别与电极阵列引出部分的微细金属线相连；外接刺激点阵沿衬底的边缘设置，这种排布方式便于单排引出接口的制作。外部施加的电刺激信号直接作用在外加电刺激点阵，通过与刺激点相连接的电极引线传导到植入部分电极阵列，从而将电刺激作用到视网膜上。在图2所示的实施例中，电极阵列部分由具有生物相容性的柔软聚酯衬底2_a、刺激电极阵列2-b构成，刺激电极阵列嵌入在柔软聚酯衬底上上，刺激电极阵列内的电极点排列基本呈矩形，且水平方向的长度大于垂直方向的长度的长度，刺激电极阵列中的单个电极点2-c的排列方式为三角形等距离排列，每个电极点通过一根引出线连接到电极阵列引出部分上，在柔软聚酯衬底的四个顶角处分别设有固定孔2-d。电极阵列引出部分2-e与图I给出的实施例完全相同；外接电刺激点阵部分(外接电刺激部分衬底2-f、外接刺激点阵2-g、刺激点2-h)与图I给出的实施例结构基本相同，两者的区别是外接刺激点阵沿衬底呈阵列设置，这种排布方式便于多排引出接口的制作。对于图2给出的刺激电极阵列，其电极点与外接电刺激点的给入方式可以是三角形刺激方式，图3-1所示，也可以是六角形刺激方式，如图3-2所示。所述的三角形刺激方式是电刺激施加到一个电极上，与其相邻的两个电极接收刺激信号；所述的六角形刺激方式是电刺激施加到一个电极，与其相邻的六个电极接收刺激信号，这两种刺激方式的引入，使得本宽视野视网膜微电极阵列不仅可在水平方向提供更宽的视野，还可以在同样电极数量的情况下，提高宽视野视网膜微电极阵列的分辨率。宽视野视网膜微电极阵列可以植入到视网膜上，如图4所示，宽视野视网膜微电极阵列4-a需要通过巩膜上的切口 4-b植入视网膜，当宽视野视网膜微电极阵列4-a展开植入时，切口 4-b应与4-a的宽度相等，或者稍微大于4-a的宽度。由于宽视野视网膜微电极阵列的电极阵列部分采用生物相容性的柔性衬底制成，因此植入视网膜的电极阵列部分可以卷曲。如图5所示，由于宽视野视网膜微电极阵列5-a可以被卷曲成圆筒状，卷曲后的周长为宽视野视网膜微电极阵列的宽度；当宽视野视网膜微电极阵列呈卷曲状植入时，巩膜上的切口 5-b长度仅为宽视野视网膜微电极阵列宽度的1/2或者稍微大于宽视野视网膜微电极阵列宽度的1/2，当切口被撑开时，其周长5-c正好等于宽视野视网膜微电极阵列的宽度。这样，在宽视野视网膜微电极阵列植入手术中，手术切口可以缩小到原来的1/2。宽视野视网膜微电极阵列4-a或5-a被固定在视网膜上时，它可以沿它视网膜的曲度弯曲，达到很好的贴合度。植入视网膜的电极阵列部分，可以覆盖的视网膜表面面积为15mm2 ο本发明的工作原理如图6所示，外接电刺激点阵接收外加的电刺激信号并通过电极引线作用于刺激电极阵列，刺激电极阵列将外部的电刺激直接作用于视网膜。本发明刺激电极阵列排布方式为矩形，在不增加电极制作和电极植入难度的情况下，水平方向可以提供更宽的视野。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式
中所述的实施例，例如电极阵列排布方式，并不是唯一的，也可以是其他排布方式；电极点的直径和电极间的间距也可以调整，如在中心位置密集一些，外围疏一些，并与视神经的排布规律一致；也可以根据制作工艺水平和实验需要来改变电极的大小、间距和排布方式；固定孔的位置也可以根据实际要求来更改；凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种宽视野视网膜微电极阵列，包括依次连接的电极阵列部分、电极阵列引出部分和外接电刺激点阵部分，其特征在于所述的电极阵列部分由柔软聚酯衬底、刺激电极阵列构成，刺激电极阵列嵌入在柔软聚酯衬底上，刺激电极阵列呈矩形且水平方向的长度大于垂直方向的长度，在柔软聚酯衬底设有固定孔；电极阵列引出部分由柔软聚酯衬底及嵌入在其上的电极弓I线构成；所述的外接电刺激点阵部分由外接电刺激部分衬底及外接刺激点阵构成，外接刺激点阵嵌入在柔软聚酯衬底上，刺激电极阵列通过电极引线与外接刺激点阵相连接。
2.根据权利要求I所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的刺激电极阵列由水平方向和垂直方向等距排列的电极点构成，每个电极点与电极弓I线相连接。
3.根据权利要求I或2所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的外·接刺激点阵由外接刺激点构成并沿外接电刺激部分衬底的边缘设置，所述的外接刺激点与电极引线相连接。
4.根据权利要求I所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的刺激电极阵列由三角形等距离排列的电极点构成，每个电极点与电极弓I线相连接。
5.根据权利要求I或4所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的外接刺激点阵由外接刺激点构成并沿外接电刺激部分衬底呈阵列设置，所述的外接刺激点与电极引线相连接。
6.根据权利要求5所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的刺激电极阵列中的电极点与外接电刺激点的给入方式为三角形刺激方式，或六角形刺激方式。
7.根据权利要I或2或4所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的电极弓丨线为沿电极阵列弓I出部分的衬底单层分布，或双层分布或多层分布。
8.根据权利要7所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的电极引线由一组细微金属线构成。
9.根据权利要I或2或4所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的固定孔设置在柔软聚酯衬底的四个顶角处。
10.根据权利要I或2或4所述的一种宽视野视网膜微电极阵列，其特征在于所述的电极阵列部分、电极阵列引出部分与外接电刺激点阵部分一体制成，其厚度不大于20μπι;刺激电极阵列水平方向长度为5mm，垂直方向的长度为3mm。
全文摘要
本发明涉及一种宽视野视网膜微电极阵列，其主要技术特点是所述的电极阵列部分由柔软聚酯衬底、视网膜刺激电极阵列构成，刺激电极阵列嵌入在柔软聚酯衬底上，刺激电极阵列呈矩形且水平方向的长度大于垂直方向的长度，在柔软聚酯衬底设有固定孔；电极阵列引出部分由柔软聚酯衬底及嵌入在其上的电极引线构成；所述的外接电刺激点阵部分由外接电刺激部分衬底及外接刺激点阵构成，外接刺激点阵嵌入在柔软聚酯衬底上，刺激电极阵列通过电极引线与外接刺激点阵相连接。本发明采用呈矩形排列且水平方向大于垂直方向长度的电极阵列，在水平方向可以刺激更多的视锥细胞和视杆细胞，从而提供水平方向较宽的视野，同时，不会增加微电极阵列加工的难度。
文档编号A61N1/36GK102921101SQ201210442929
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者谢小波, 徐圣普, 汪建涛, 胡勇, 崔红岩, 冯莉 申请人:中国医学科学院生物医学工程研究所, 天津医科大学眼科中心