复合蛋白膜电极的制备方法、复合蛋白膜电极及电子器件

本发明涉及生物医学工程中的医疗器械领域，尤其涉及一种复合蛋白膜电极的制备方法、复合蛋白膜电极及电子器件。

背景技术：

1、神经电刺激疗法目前被证明存在多种用途，包括治疗癫痫、防止心衰以及提升植物人的意识水平等等。但是，目前用于实施神经电刺激的电极仍在几何匹配和力学性质存在一定的缺陷：采用硅胶等材料的该类电极，其杨氏模量较神经组织更高，两者力学性质不匹配容易导致神经组织受损；以蚕丝蛋白膜作为衬底的该类电极往往为平面状，在术中通过手动缠绕于神经表面，手术过程相对复杂，最终电极与神经的贴附效果不佳，且由于蚕丝蛋白具有吸水溶胀的特性，制作于其表面的电学结构往往在其溶胀形变时损坏，难以长期使用。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种复合蛋白膜电极的制备方法，包括：

2、获取硅衬底和第一蛋白膜，第一蛋白膜为预拉伸的螺旋卷曲膜；第一蛋白膜包括内层膜和外层膜；外层膜的拉伸度小于内层膜的拉伸度；

3、将第一蛋白膜的内层膜与硅衬底临时固定；

4、获取第一掩膜版，将第一掩膜版与第一蛋白膜的外层膜临时固定；第一掩膜版具有第一预设图形的开口部；第一预设图形的开口部定义第一蛋白膜的导电结构区域；

5、以第一掩膜版为掩膜，在第一蛋白膜的表面蒸镀金属膜，以在第一蛋白膜上形成导电结构；

6、将第一蛋白膜分别与第一掩膜版和硅衬底分离；

7、基于预设形变效果对分离后的第一蛋白膜进行剪裁，剪裁后的第一蛋白膜具有绝缘封装区域；

8、获取第二蛋白膜，通过第二蛋白膜对绝缘封装区域封装得到目标复合蛋白膜电极。

9、可选地，方法还包括：

10、将第一蛋白膜与第一掩膜版分离后，获取第二掩膜版；第二掩膜版具有第二预设图形的开口部；第二预设图形的开口部定义第一蛋白膜的网格结构区域；

11、将第二掩膜版与第一蛋白膜的外层膜临时固定，以第二掩膜版为掩膜，在第一蛋白膜的表面多次蒸镀金属膜，以在第一蛋白膜上形成网格结构。

12、可选地，将第二掩膜版与第一蛋白膜的外层膜临时固定，以第二掩膜版为掩膜，在第一蛋白膜的表面多次蒸镀金属膜，以在第一蛋白膜上形成网格结构包括：

13、将第二掩膜版与第一蛋白膜的外层膜在第一方向上临时固定；以第二掩膜版为掩膜，在第一蛋白膜的表面蒸镀金属膜，以在第一蛋白膜上形成沿第一方向延伸的多个第一弯曲线条；

14、将第二掩膜版与第一蛋白膜的外层膜在第二方向上临时固定；以第二掩膜版为掩膜，在第一蛋白膜的表面蒸镀金属膜，以在第一蛋白膜上形成沿第二方向延伸的多个第二弯曲线条；

15、基于多个第一弯曲线条与多个第二弯曲线条在第一蛋白膜上形成网格结构。

16、可选地，基于预设形变效果对分离后的第一蛋白膜进行剪裁之前还包括：

17、将第一蛋白膜与第二掩膜版分离；

18、对第一蛋白膜的表面进行等离子体处理，等离子体处理的气氛条件为氮气、氧气、氨气的一种或组合；

19、将第一蛋白膜与硅衬底分离。

20、可选地，获取第二蛋白膜，通过第二蛋白膜对绝缘封装区域封装得到目标复合蛋白膜电极包括：

21、对第二蛋白膜的表面进行等离子体处理；

22、将第二蛋白膜进行裁剪，以使裁剪后的第二蛋白膜的尺寸与绝缘封装区域的尺寸相适应；

23、将裁剪后的第二蛋白膜覆盖于绝缘封装区域，得到目标复合蛋白膜电极。

24、可选地，将裁剪后的第二蛋白膜覆盖于绝缘封装区域，得到目标复合蛋白膜电极包括：

25、在绝缘封装区域滴加预设剂量的蛋白溶液；

26、将裁剪后的第二蛋白膜覆盖于绝缘封装区域并压紧直至绝缘封装区域达到干燥状态，得到目标复合蛋白膜电极。

27、可选地，预设形变效果是基于待裁剪方向和第一蛋白膜的预拉伸方向确定的。

28、可选地，金属膜的材料包括金、银、铜、锌、铬、铝中的一种或组合。

29、另一方面，提供一种复合蛋白膜电极，由如上所述的复合蛋白膜电极制备方法制备得到。

30、另一方面，还提供一种电子器件，由如上所述的复合蛋白膜电极与后端电路封装而成。

31、本发明实施例提供的技术方案具有如下技术效果：

32、本发明通过上述各实施方式所制备的复合蛋白膜电极，采用由螺旋卷曲的内层膜和外层膜构成的第一蛋白膜，通过膜厚、拉伸度、裁切角度等调控其卷曲程度和螺旋角，在保留蚕丝蛋白材料本身优点的同时，复合蛋白膜电极可以更贴合外周神经或血管等组织，在几何形状上更加匹配目标表面。在第一蛋白膜上膜制备金属导电结构，不同拉伸度的外层膜和内层膜避免了导电结构在一般蛋白膜遇水溶胀时损坏的情况，实现了器件的长期可靠。且进一步在第一蛋白膜上制备弯曲的网格结构，在保证其第一蛋白膜形变时不损坏的同时，尽可能减轻了金属膜对第一蛋白膜形变效果诸如卷曲半径、卷曲速度的影响，同时可以保证封装部分的第二蛋白膜与第一蛋白膜粘合不受金属膜影响。

技术特征：

1.一种复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，所述将所述第二掩膜版与所述第一蛋白膜的所述外层膜临时固定，以所述第二掩膜版为掩膜，在所述第一蛋白膜的表面多次蒸镀所述金属膜，以在所述第一蛋白膜上形成所述网格结构包括：

4.根据权利要求3所述的复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，所述基于预设形变效果对分离后的所述第一蛋白膜进行剪裁之前还包括：

5.根据权利要求4所述的复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，所述获取第二蛋白膜，通过所述第二蛋白膜对所述绝缘封装区域封装得到目标复合蛋白膜电极包括：

6.根据权利要求5所述的复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，所述将裁剪后的所述第二蛋白膜覆盖于所述绝缘封装区域，得到所述目标复合蛋白膜电极包括：

7.根据权利要求1所述的复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，所述预设形变效果是基于待裁剪方向和所述第一蛋白膜的预拉伸方向确定的。

8.根据权利要求1所述的复合蛋白膜电极制备方法，其特征在于，所述金属膜的材料包括金、银、铜、锌、铬、铝中的一种或组合。

9.一种复合蛋白膜电极，其特征在于，由权利要求1至8任一项所述的复合蛋白膜电极制备方法制备得到。

10.一种电子器件，其特征在于，由权利要求9所述的复合蛋白膜电极与后端电路封装而成。

技术总结
本发明涉及生物医学工程中的医疗器械领域，尤其涉及一种复合蛋白膜电极的制备方法、复合蛋白膜电极及电子器件。本发明通过获取硅衬底和预拉伸的第一蛋白膜；将第一蛋白膜的内层膜与硅衬底临时固定；将第一掩膜版与第一蛋白膜的外层膜临时固定；以第一掩膜版为掩膜，在第一蛋白膜的表面蒸镀金属膜形成导电结构；将第一蛋白膜分别与第一掩膜版和硅衬底分离；基于预设形变效果对分离后的第一蛋白膜进行剪裁；通过第二蛋白膜对绝缘封装区域封装得到目标复合蛋白膜电极。本发明所制备的复合蛋白膜电极，更贴合于外周神经或血管等组织，导电结构在蛋白膜遇水溶胀时不易损坏，实现了器件的长期可靠。

技术研发人员：陶虎,朱子懿,魏晓玲,柳克银,杨会然,倪思远
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1