一种柔性神经电极及管理方法,属于柔性神经电极技术领域。本技术针对现有柔性电极剥离困难及制备效率低的问题。柔性神经电极包括多个电极本体、撕裂剥离结构、固定结构和硅基底,多个电极本体并行排布,每个电极本体两侧分别连接一个撕裂剥离结构,相邻电极本体连接的撕裂剥离结构之间连接固定结构,所有电极本体、撕裂剥离结构和固定结构形成电极整体薄膜;所述电极整体薄膜通过牺牲层与硅基底连接;所述电极整体薄膜中每个电极本体末端为电极锚点,所述电极锚点与硅基底连接。本发明实现了电极的高效管理和可控释放。
背景技术
柔性神经电极是一类具有微米级尺寸的神经接口器件,其典型结构特征为:厚度在微米量级、宽度在十到百微米量级、长度数十毫米到数十个厘米量级。这种微型化设计赋予了电极极低的机械刚度,使其特别适合用于神经系统侵入式植入。然而,这种结构特征也为电极的操作带来了显著挑战。
制备过程中,柔性电极通常采用微机电系统(MEMS)工艺在硅片上制造。然而,由于以下两个主要原因,电极的释放和操作管理成为关键技术难点:
1)电极在硅基底上无法直接进行操作,需要进行释放处理;
2)电极的细长结构在湿法释放过程中表现出较强的不可控性。
为解决上述挑战,研究者开发了基于“固定-分离”原理的电极管理策略。该策略可分为两个关键阶段:
A.准备阶段,包括:
将柔性电极固定于尺寸较大的管理介质上;通过管理介质实现电极的精确定位和位置控制;确保电极保持在可操作状态;
B.植入阶段,包括:
实现电极与管理介质的可控分离;使电极恢复自由状态;完成电极在目标脑组织中的定位植入。
目前,基于该策略的两种典型的电极管理方法已经得到广泛研究:
1)Parylene-C薄膜辅助法:在电极制备过程中沉积数十微米厚的Parylene-C聚合物薄膜。其优点是,确保电极释放后保持规则排列,便于操作;缺点是,界面结合力较大,剥离过程可能导致电极或微针损坏。
2)预装配法:使释放后的电极漂浮于水面,利用表面张力实现电极展平。然后通过聚乙二醇PEG将展平电极与植入微针粘接形成预装配体;植入后,PEG在生理环境中溶解,实现电极与微针的自然分离。其优点是,避免了机械剥离过程,减少电极损坏风险;缺点是,操作流程复杂,制备效率较低。
这些管理方法的发展极大地促进了柔性神经电极的实际应用,但仍需进一步优化以提高操作效率和可靠性。
实现思路