柔性电极及柔性电极的制备方法

    专利查询2025-10-20  2


    本申请属于神经调控,具体涉及一种柔性电极及柔性电极的制备方法。


    背景技术:

    1、外周神经系统的调控对于治疗多种神经系统疾病和功能障碍具有重要意义,如慢性疼痛、运动障碍和神经损伤后的功能恢复等。然而,传统的神经调控设备通常采用刚性材料,难以与柔软且动态变化的神经组织良好匹配,存在使用寿命短、容易导致炎症反应、组织损伤等问题。

    2、虽然柔性电极具有柔软、可弯曲和机械匹配性好等特点,能够用于神经调控,能够提供更为生物相容的神经接口。然而,柔性电极与神经的贴合性较差,导致接触不稳定,影响功能的稳定性。

    3、因此,亟需一种能够应用于神经组织的、具有良好贴合性、接触稳定的柔性电子器件。


    技术实现思路

    1、为了解决上述技术问题,本申请提供一种柔性电极及柔性电极的制备方法。

    2、一方面,本申请提出了一种柔性电极,所述柔性电极包括绝缘底层以及设置在所述绝缘底层上的金属布线层,所述金属布线层包括顶层和底层,所述顶层设置在所述底层上,所述顶层的层厚小于所述底层的层厚。

    3、在一些可能的实施方式中,所述柔性电极还包括设置在所述金属布线层上的金属焊接层、设置在所述金属焊接层上的绝缘顶层以及设置在所述绝缘顶层上的金属电极层,所述绝缘底层的层厚范围为0.5μm-3μm。

    4、在一些可能的实施方式中,所述金属布线层还包括中层,所述中层设置于所述顶层和所述底层之间。

    5、在一些可能的实施方式中,所述顶层和所述底层的材质相同。

    6、在一些可能的实施方式中,所述顶层和所述底层的材质均为钛金属,所述中层为铂金属;

    7、所述中层的层厚范围为150nm-300nm,所述顶层的层厚为10nm-40nm,所述底层的层厚为60nm-120nm。

    8、另一方面,本申请还提供了一种柔性电极的制备方法,所述方法包括:

    9、提供绝缘底层;

    10、在所述绝缘底层上形成金属布线层;所述金属布线层包括顶层和底层,所述顶层设置在所述底层上,所述顶层的层厚小于所述底层的层厚;

    11、得到柔性电极。

    12、在一些可能的实施方式中,所述提供绝缘底层,包括:

    13、获取衬底;

    14、在所述衬底上沉积预设厚度的金属,得到金属牺牲层;

    15、在所述金属牺牲层上形成绝缘底层。

    16、在一些可能的实施方式中,所述在所述金属牺牲层上形成绝缘底层,包括:

    17、在所述金属牺牲层上以预设转速旋涂光刻胶,得到与所述预设转速对应厚度的光刻胶层;

    18、对所述光刻胶层进行图形化处理,并以预设温度对图形化处理后的所述光刻胶层进行加热固化处理,得到绝缘底层。

    19、在一些可能的实施方式中,在所述得到柔性电极之前,所述方法还包括:

    20、在所述金属布线层上形成金属焊接层;

    21、在所述金属焊接层上形成绝缘顶层;

    22、在所述绝缘顶层上形成金属电极层。

    23、在一些可能的实施方式中,所述得到柔性电极,包括:

    24、利用预设液体对所述金属牺牲层进行浸泡处理,以去除所述金属牺牲层,以使所述绝缘底层部分脱离所述衬底;

    25、得到柔性电极;所述柔性电极包括依次层叠设置的所述衬底、所述绝缘底层、所述金属布线层、所述金属焊接层、所述绝缘顶层以及所述金属电极层。

    26、本发明具有如下有益效果:

    27、本申请实施例通过调节金属布线层的顶层和底层的厚度以控制顶层和底层之间的残余应力大小,由于柔性电极自卷曲的曲率半径与残余应力大小有关,利用制备后存储到电极器件内的残余应力,实现柔性电极从衬底上释放后的自卷曲效果,通过调节残余应力大小获得特定曲率半径,使得制备出来的柔性电极能够符合各种场景需要,适应不同直径的动物外周神经,提高柔性电极与神经外周的贴合程度,增大电极与神经外周贴合的有效接触面积,提高柔性电极工作的稳定性和可靠性,提高电极与神经组织的界面稳定性,显著减少机械应力和炎症反应,提高神经调控的效率和安全性。



    技术特征:

    1.一种柔性电极,其特征在于,所述柔性电极包括绝缘底层以及设置在所述绝缘底层上的金属布线层,所述金属布线层包括顶层和底层,所述顶层设置在所述底层上,所述顶层的层厚小于所述底层的层厚。

    2.根据权利要求1所述的柔性电极,其特征在于,所述柔性电极还包括设置在所述金属布线层上的金属焊接层、设置在所述金属焊接层上的绝缘顶层以及设置在所述绝缘顶层上的金属电极层,所述绝缘底层的层厚范围为0.5μm-3μm。

    3.根据权利要求2所述的柔性电极,其特征在于,所述金属布线层还包括中层,所述中层设置于所述顶层和所述底层之间。

    4.根据权利要求3所述的柔性电极,其特征在于,所述顶层和所述底层的材质相同。

    5.根据权利要求4所述的柔性电极,其特征在于,所述顶层和所述底层的材质均为钛金属,所述中层为铂金属;

    6.一种柔性电极的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

    7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述提供绝缘底层,包括:

    8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述在所述金属牺牲层上形成绝缘底层,包括:

    9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,在所述得到柔性电极之前,所述方法还包括:

    10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述得到柔性电极,包括:


    技术总结
    本申请提供一种柔性电极及柔性电极的制备方法,柔性电极包括绝缘底层、绝缘顶层以及设置在绝缘底层上的金属布线层,金属布线层包括顶层、中层和底层,顶层设置在底层上,顶层层厚小于底层层厚。本申请实施例通过调节金属布线层顶层和底层厚度以控制顶层和底层之间的残余应力大小,利用制备后存储到电极器件内的残余应力,实现柔性电极从衬底上释放后的自卷曲效果,通过调节残余应力大小获得特定曲率半径,使柔性电极适应不同直径的动物外周神经,提高电极与神经外周的贴合程度,增大电极与神经外周的有效接触面积,使用贻贝粘蛋白进行黏合固定,能够在体内湿润环境下长期在体应用,提高电极工作稳定性和可靠性,提高神经调控的效率和安全性。

    技术研发人员:陶虎,江建波,杨会然,魏晓玲,梁政宇
    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:2024/11/26
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