视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法.pdf

本发明涉及到一种视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，步骤为：步骤一，剥离金属丝两端部分绝缘层；步骤二，利用电化学腐蚀回路腐蚀暴露的金属丝一端，金属丝脱离液面后，断开开关，即被取出。步骤三，选取多根腐蚀完毕的金属丝，插入到打孔的塑料基板上，露出部分金属丝，并采用环氧树脂AB胶固定，并采用漆包线连接金属丝和外电路连接器。步骤四，将此金属微丝电极阵列放置在塑料模具内，并浇注医用硅胶粘合剂，固化后，取出微电极，便得到适合于视神经刺激的铂铱合金丝微电极阵列。本发明能够使电极具有良好的生物相容性，制得的电极适合刺入到生物组织内部和体内长期植入。

权利要求书
1、  一种视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，剥离金属丝两端部分绝缘层，其中：所述金属丝为铂铱丝，所述绝缘层为特氟隆或C型聚对二甲苯；
步骤二，利用电化学腐蚀回路腐蚀暴露的金属丝一端，金属丝脱离液面后，切断开关，即被取出；
步骤三，选取多根腐蚀完毕的金属丝，插入到打孔的塑料基板上，露出部分金属丝，并采用环氧树脂AB胶固定，并采用漆包线连接金属丝和外电路连接器；
步骤四，将步骤三得到的金属微丝电极阵列放置在塑料模具内，并浇注医用硅胶粘合剂，固化后，取出微电极，便得到视神经刺激用金属微丝电极阵列。

2、  根据权利要求1所述的视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，其特征是，所述剥离金属丝两端部分绝缘层，是指采用金属刀片在显微镜下刮除铂铱合金丝绝缘层。

3、  根据权利要求1所述的视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，其特征是，所述电化学腐蚀回路由变压器、电流表、开关以及碳棒、NaOH腐蚀液和待腐蚀的铂铱丝串联连接构成，采用静态腐蚀，腐蚀完毕，金属丝自动脱离液面。

4、  根据权利要求1所述的视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，其特征是，所述塑料基板为固定多根金属丝的夹具。

5、  根据权利要求1所述的视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，其特征是，所述露出部分金属丝，是指露出1mm-1.5mm金属丝。

6、  根据权利要求1所述的视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，其特征是，所述采用环氧树脂AB胶固定，是指用环氧树脂AB胶涂敷，待常温5分钟后完全固化。

说明书视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法
技术领域
本发明涉及的是一种生物医学工程技术领域的电极制作方法，特别是一种视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法。
背景技术
视觉神经系统是及其复杂的生物系统，由于基因病变或者外界的损伤都可能影响或阻断视觉信号的传输，对于因视神经、视网膜或大脑受到损伤或由某些遗传因素发生病变导致视力严重残疾的患者，至今还没有有效的药物或手术方法帮助他们重新获得视觉。近年来，在治盲研究中应用了光动力学、基因、药物等治疗方法，但还没有有效的临床治疗措施，特别是视网膜色素变性(RP)、老年黄斑变性(AMD)等各种眼底疾病和外伤等原因所导致的失明目前都缺乏有效治疗措施。根据视觉神经系统的特点，从理论上讲，在视路的任意一处进行电刺激都可能引发视觉。视觉假体按照微电极植入的部位一般可分为视皮层假体、视神经假体、视网膜上植入体和视网膜下植入体，即通过电极刺激视皮层、视神经或视网膜都可能实现视觉修复。作为生物神经系统与人工电子设备的唯一物理通道，植入式神经微电极的性能优劣直接决定了视觉修复的有效性。就视神经视觉修复而言，为了提高对视神经刺激的空间分辨率，需要研制刺入式的金属微丝电极阵列。
经对现有技术的文献检索发现，Hirokazu Takahashi等人在IEEETRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING(IEEE生物医学工程期刊)(2005年，5期，952-956页)上发表的(“Easy-to-Prepare Assembly Array of TungstenMicroelectrodes”)(钨丝微电极制作)，该文中提出基于玻璃基底结合电火花、喷沙工艺制作钨丝微电极，具体方法为采用电火花、喷沙工艺将玻璃基底上的刻蚀图形转移到聚苯乙烯上，以其作为钨丝微电极的固定结构，其不足在于：其工艺制作较复杂，钨丝直接接到外部接口，这样使得微电极尺寸增加，不易于长期植入体内；另外，钨材料的物理化学特性限制了其生物相容性。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种视神经刺激用金属微丝电极阵列制作方法，使其采用特氟隆绝缘具有良好生物相容性的Pt/Ir合金丝和低压电化学腐蚀技术相结合，制作视神经植入式多通道微电极。
本发明是通过如下技术方案实现的，包括如下具体步骤：
步骤一，剥离金属丝两端部分绝缘层。
所述金属丝为铂铱丝。
所述绝缘层为特氟隆或C型聚对二甲苯。
步骤二，利用电化学腐蚀回路腐蚀暴露的金属丝一端，金属丝脱离液面后，切断开关，即被取出。
步骤三，选取多根腐蚀完毕的金属丝，插入到打孔的塑料基板上，露出部分金属丝，并采用环氧树脂AB胶固定，并采用漆包线连接金属丝和外电路连接器。
所述塑料基板为固定多根金属丝的夹具。
步骤四，将此金属微丝电极阵列放置在塑料模具内，并浇注医用硅胶粘合剂，固化后，取出微电极，便得到适合于视神经刺激的铂铱合金丝微电极阵列。
所述硅胶粘合剂为生物相容性良好材料，可进行常温固化，单组分，无需搅拌。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明采用铂铱合金作为刺激微电极材料，充分利用电化学腐蚀修饰金属尖端的特点，结合机械加工的模具，制作了视神经刺入式多通道微电极。制作过程严格控制腐蚀电压大小、腐蚀液浓度和电流表的示数，可以提高金属微丝结构的一致性，其阻抗变化范围在±3％，采用具有良好生物相容性的特氟隆或C-聚对二甲苯作为绝缘层，同时整个电极结构具有一定弧度，可以紧密贴覆眼球后壁，适合体内的长期植入。
附图说明
图1是本发明的电化学腐蚀回路示意图。
图2是本发明的金属微丝电极的立体结构示意图。
图3是本发明的金属微丝电极封装模具示意图。
具体实施方式
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过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
步骤一，取长度约为2cm的带绝缘层的铂铱丝，使用精细刀片在显微镜下剥除金属丝两端绝缘层各3mm与200μm。铂铱丝暴露3mm的一端由鳄鱼夹夹住，另一端留待浸入NaOH腐蚀液。
步骤二，串联连接变压器1、电流表5、开关4以及碳棒2、NaOH腐蚀液3和待腐蚀的铂铱丝6构成电化学腐蚀回路，如图1所示。液面附近的金属丝段应该尽量保持与液面垂直，以避免出现腐蚀后的锥型因角度倾斜而出现不均匀。浸没深度需要精确控制，用注射器抽出1ml左右NaOH溶液，在铂铱丝即将浸入液面时，闭合电化学腐蚀回路开关，改用注射器缓慢注入，每次一小格约0.02ml。同时观察电流表读数，当从0跳变至某一示数(一般不超过30mA)时，停止注入电解液，电化学腐蚀过程开始。电流表上电流的下降到零时，腐蚀过程结束。可以观察到，下降过程中电流值始终存在小幅摆动，总体趋势变小，然后在较低处(10mA以下)跳变至零。此时电化学腐蚀过程结束，断开开关，取出铂铱合金丝。
步骤三，选取多根腐蚀完毕的金属丝，插入到打孔的塑料基板上，露出部分金属丝11，并采用环氧树脂AB胶固定金属丝。两端去除绝缘层的漆包线的一端缠绕金属丝的未腐蚀暴露端，另一端接到外电路连接器的金属引脚。
步骤四，将此金属微丝电极阵列绕有漆包线一端及漆包线放置在塑料模具内，并浇注医用硅胶粘合剂，固化后，取出微电极阵列，即可实现对微电极阵列的封装，得到适合于视神经刺激的封装后金属微丝电极阵列，如图2所示。
所述封装后金属微丝电极阵列，其中漆包线部分的厚度7为2mm，宽度8为3mm，弧度半径为10mm；金属丝阵列部分宽度9为2mm。
如图3所示，所述塑料模具的弧形槽部分12，半径为10mm，宽度为2mm，深2mm，其内放置金属微丝阵列的漆包线；方形部分13，长度和宽度分别为2mm，深度为2mm，其内放置金属微丝电极阵列部分，腐蚀的金属丝尖端朝上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明采用铂铱合金作为刺激微电极材料，充分利用电化学腐蚀修饰金属尖端的特点，结合机械加工的模具，制作了视神经刺入式多通道微电极。制作过程严格控制腐蚀电压大小、腐蚀液浓度和电流表的示数，可以提高金属微丝结构的一致性，其阻抗变化范围在±3％，采用具有良好生物相容性的特氟隆或C-聚对二甲苯作为绝缘层，同时整个电极结构具有眼球弧度，可以紧密贴覆眼球后壁，适合体内的长期植入。