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1、(10)申请公布号 CN 102921101 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102921101 A *CN102921101A* (21)申请号 201210442929.0 (22)申请日 2012.11.08 A61N 1/05(2006.01) A61N 1/36(2006.01) (71)申请人 中国医学科学院生物医学工程研究 所 地址 300192 天津市南开区白堤路 236 号 申请人 天津医科大学眼科中心 (72)发明人 谢小波 徐圣普 汪建涛 胡勇 崔红岩 冯莉 (74)专利代理机构 天津盛理知识产权代理有限 公司 12209 代理人 王利文 (54) 发。
2、明名称 一种宽视野视网膜微电极阵列 (57) 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。
3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/1 页 2 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。
4、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。 2. 根据权利要求 1 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， 每个电极点与电极引线相连接。 3. 根据权利要求 1 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。
5、. 根据权利要求 1 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， 每个电极点与电极引线相连接。 5. 根据权利要求 1 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 1 或 2 或 4 所述的一种宽视野视网膜微电极阵列， 其特。
6、征在于 ： 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。 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 1 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 1 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 20m ； 刺激电极阵列水平方向长度为 5mm， 垂直方向的长度为 3mm。 权。
7、 利 要 求 书 CN 102921101 A 2 1/4 页 3 一种宽视野视网膜微电极阵列 技术领域 0001 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 0002 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。
8、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。 0003 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 ： 1、 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。
9、， 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 ： 0004 1、 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。 0005 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。 0006 3、 弧形衬底的电极。
10、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 太高。 发明内容 0007 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。 0008 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的 ： 0009 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。
11、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 说 明 书 CN 102921101 A 3 2/4 页 4 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。 0010 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。 0011 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。
12、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。 0012 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。 0013 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。 0014 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。 0015 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。 0016 而且， 所述的电极引线由一组细微金属线构成。 0017 而且， 所述的固定孔设置在柔软聚酯衬底。
13、的四个顶角处。 0018 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 20m ； 刺激电极阵列水平方向长度为 5mm， 垂直方向的长度为 3mm。 0019 本发明的优点和积极效果是 ： 0020 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。 附图说明 0021 图 。
14、1 为本发明的一种实施例的结构示意图 ； 0022 图 2 为本发明的另一种实施例的结构示意图 ； 0023 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 ； 0024 图 4 为宽视野视网膜微电极阵列的一种植入方法示意图 ； 0025 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 ； 0026 图 6 为本发明的工作原理示意图。 具体实施方式 0027 以下结合附图对本发明实施例做进一步详述 ： 0028 一种宽视野视网膜微电极阵列， 如图 1 及图 2 所示，。
15、 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 20m。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 ： 说 明 书 CN 102921101 A 4 3/4 页 5 0029 在图 1 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 1-a、 刺 激电极阵列 1-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 1-c 构成， 刺激电极阵列呈矩形且水平方向的长度大于垂直 。
16、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 1-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。 0030 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 1-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。
17、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。 0031 所述的外接电刺激点阵部分由外接电刺激部分衬底 1-f 及其表面设置的外接刺 激点阵 1-g 构成， 外接刺激点阵 1-g 由以不同排列方式嵌入的刺激点 1-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，。
18、 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。 0032 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 1 给出的实施例完全相同 ； 外接电刺激点阵部分 （外接电。
19、刺激部分衬底 2-f、 外接刺激点 阵 2-g、 刺激点 2-h） 与图 1 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。 0033 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。
20、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。 0034 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。 0035 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 说 明 书 CN 102921101 A 5 4/4 页 6 可以。
21、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。 0036 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。 0037 本。
22、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。 0038 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。 说 明 书 CN 102921101 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102921101 A 7 2/3 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 102921101 A 8 3/3 页 9 图 6 说 明 书 附 图 CN 102921101 A 9 。