一种复合微针结构及神经微电极的制作方法

1.本发明涉及生物医学工程技术脑机接口神经微电极领域，尤其是一种复合微针结构及神经微电极。


背景技术：

2.目前侵入式微针结构多数为单一类型电极，如硬针结构的密西根电极、犹他电极，软针结构的聚酰亚胺电极。
3.对于硬针(刚性针)在植入时无法随着血管伸缩而进行适应性形变，可能会对神经组织造成一定的损伤；而软针结构在植入时易发生变形，需借助外部设备辅助植入，但存在结构复杂，效率低下等问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种复合微针结构，旨在能够通过硬针将软针带入神经组织内，再拔出硬针，既可以避免采用单一硬针或软针的缺陷，又能够很好固定软针与硬针，防止软针发生一定程度的翘曲，重要的是方便硬针拔出，同时能够保证对神经组织的损伤较小。
5.为实现上述目的，本发明提出一种复合微针结构，用于植入神经组织的微电极，所述复合微针结构包括：
6.硬针，所述硬针前端设有卡槽结构；以及
7.软针，所述软针前端设有卡条结构；
8.其中，所述卡条结构可以卡进卡槽结构，以使得所述硬针将软针带入神经组织内，再拔出硬针。
9.可选地，所述硬针和所述软针均为前端窄后端宽的结构。
10.可选地，所述硬针的前端上表面设置凸腔，所述凸腔上端开口，所述凸腔的两内侧壁靠近底壁处均设有凹槽，以形成卡槽结构。
11.可选地，所述硬针的前端设置为尖端，以便进入神经组织。
12.可选地，所述卡槽结构的后端设有挡块，所述挡块延伸方向的两端与所述凸腔的两外侧壁齐平，以形成封闭结构。
13.可选地，所述软针前端的下表面设有“t”字形的凸起，以形成卡条结构。
14.可选地，所述硬针的下表面和软针的上表面都是都设置为光滑平面。
15.可选地，所述软针的前端设置为尖端，所述软针靠进尖端的前段侧壁设有倒刺，所述倒刺尖头向后倾斜。
16.可选地，所述卡槽结构为细长柱体，所述卡条结构为空心环状管，所述空心环状管内径与所述细长柱体的直径相等。
17.本发明还提出一种神经微电极，所述神经微电极包括所述复合微针结构，所述复合微针结构包括：硬针，所述硬针前端设有卡槽结构；以及软针，所述软针前端设有卡条结
构；其中，所述卡条结构可以卡进卡槽结构，以使得所述硬针将软针带入神经组织内，再拔出硬针。
18.本发明的技术方案中，在硬针的前端设置卡槽结构，在软针的的前端设置卡条结构，卡槽结构与卡条结构可以相互配合，实现卡接，所以，本发明的技术方案可以能够通过硬针将软针带入神经组织内，再拔出硬针，既可以避免采用单一硬针或软针的缺陷，又能够很好固定软针与硬针，防止软针发生一定程度的翘曲，重要的是方便硬针拔出，同时能够保证对神经组织的损伤较小。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
20.图1为本发明提供的复合微针结构的一实施例的立体示意图；
21.图2为图1中包括硬针和软针前端的放大示意图；
22.图3为图1中的硬针卡槽结构的放大示意图；
23.图4为图1中的硬针前端的放大示意图；
24.图5为图1中的软针一视角的立体示意图；
25.图6为图5中的软针前端的放大示意图；
26.图7为图1中的复合微针结构的剖面示意图。
27.本发明提供的实施例附图标号说明：
28.标号名称标号名称100复合微针结构13挡块1硬针2软针11卡槽结构21卡条结构12凸腔22凸起122凹槽
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29.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示) 下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
32.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技
术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
33.侵入式神经微电极作为一种传感器件，是目前分辨率最高的神经电活动传感手段之一，可以在尽量不损伤神经系统的前提下，记录神经系统甚至单个神经元的动作电位。目前侵入式微针结构多数为单一类型电极，如硬针结构的密西根电极、犹他电极，软针结构的聚酰亚胺电极。对于硬针(刚性针) 在植入时无法随着血管伸缩而进行适应性形变，可能会对神经组织造成一定的损伤；而软针结构在植入时易发生变形，需借助外部设备辅助植入，但存在结构复杂，效率低下等问题。
34.鉴于上述，本发明提供一种复合微针结构100，所述复合微针结构100用于微电极的植入方便且安全。请参阅图1至图7，所示为本发明提供的复合微针结构100的具体实施例。
35.需要说明，在以下实施例中，复合微针结构100所涉及的上下向对应竖直方向，也即重力方向；复合微针结构100所涉及的前后向、左右向分别对应用户的前后向、左右向。
36.请参阅图1，本发明提供一种复合微针结构100，所述复合微针结构100包括硬针1以及软针2，所述硬针1前端设有卡槽结构11，所述软针2前端设有卡条结构21；其中，所述卡条结构21可以卡进卡槽结构11，以使得所述硬针1将软针2带入神经组织内，再拔出硬针1。
37.本发明的技术方案中，所述硬针1前端设有卡槽结构11，所述软针2前端设有卡条结构21，卡条结构21可以与卡槽结构11相互配合，进行卡接，当硬针1进入人体的神经组织时，与硬针1的卡槽进行卡接的卡条带动软针2 一起进入神经组织，然后再拔出硬针1，既可以避免采用单一硬针1或软针2 的缺陷，又能够很好固定软针2与硬针1，防止软针2发生一定程度的翘曲，重要的是方便硬针1拔出，同时能够保证对神经组织的损伤较小。
38.本发明的技术方案中，所述硬针1为密西根电极，在本实施例中，所述卡槽的材料不作限制，在不同的应用需求下，所述卡槽和卡条为具有良好生物兼容性和生物可降解性的材料或硅材料制成，当然其他的对人体神经无害的材料也是可行的。所述硬针1与卡槽结构11为固定连接或一体成型，所述硬针1与卡槽结构11以及软针2与卡条结构21也为固定连接或一体成型，当卡槽结构11与卡条结构21卡接在一起时，实现硬针1和软针2在神经组织内一起运动。
39.为了使得复合微针方便植入人体的神经组织内，同时又能保持其微电极的结构性能，请参照图1，在本实施例中，所述硬针1为密西根电极，密西根电极是将若干拥有多个记录通道的硅针，装配成三维电极阵列，表面做工艺表层，形成类似长方体的结构，而本实施例中，在该类似的长方体结构的前端设置一段细长植入段，从而硬针1的前端窄后端宽。该设计能够更方便地将硬针1侵入到人体的神经组织中。所述软针2为sin材料制成，具有柔性，虽然不方便刺入神经组织，但是其在生物相容性方面具有很好的前景，所述软针2形状与所述硬针1形状相同，比硬针1小，以方便卡接到硬针1上，而不会脱落。
40.进一步地，在一实施例中，请参阅图7，为了使所述硬针1与所述软针2 卡接牢固，不会在植入中途脱落，所述硬针1的前端上表面设置凸腔12，所述凸腔12上端开口，所述凸
腔12的两内侧壁靠近底壁处均设有凹槽122，以形成卡槽结构11的卡合部，将所述卡条卡进凸腔12，实现卡接。所述卡槽结构11上的卡合部可以是分段式的设置，当然也可以是一体的不分段的设置。
41.请参阅图3图4，在进一步的实施例中，所述硬针1的前端设置为类似于锥形的尖端，硬针1的前端在水平方向逐渐缓慢减小，以形成尖端，使卡槽结构11在进入神经组织时阻力减小，从而方便硬针1的进入，由于硬针1与软针2通过卡槽结构11和卡条结构21实现卡接，所以也带动软针2的方便进入。
42.进一步地，在一实施例中，请参阅图3，所述卡槽结构11的后端设有挡块13，所述挡块13延伸方向的两端与所述凸腔12的两外侧壁齐平，所述挡块13的形状不做限制，本实施例优选为长方体的形状，所述挡块13在上下方向的高度与所述凸腔12的高度相同，所述挡块13的左右两端与所述凸腔 12的左右两外侧壁密封连接，以使挡块13与凸腔12形成封闭结构。当卡条卡进凸腔12时，所述挡块13能够防止卡条结构21滑出卡槽结构11，而阻止软针2滑出神经组织。
43.为了使得软针2的卡条结构21能够与硬针1的卡槽结构11相匹配，而卡接的牢固，于本实施例中，请参阅图7，所述卡条结构21的尺寸与所述卡槽结构11的形状匹配，所述软针2的前端下表面沿前后方向设置有倒“t”字形的凸起22，，即在软针2的前端下表面形成一条状凸起22，凸起22的下端截面变宽，剖面类似倒“t”，凸起22左右方向的长度与凹槽122内凹的深度相同，从而使得凸起22正好卡进凹槽122，实现卡接，防止运动过程中，软针2从硬针1上滑出。所述卡条结构21也可以为凸出于所述软针2表面的条形凸块。
44.进一步地，在一实施例中，请参阅图1，所述硬针1的下表面和软针2的上表面都是都设置为光滑平面，可以在硬针1的下表面和软针2的上表面涂覆光滑的涂层，从而使硬针1在带动软针2侵入神经组织时减小阻力，同时减小对神经组织的损伤。
45.进一步地，在一实施例中，请参阅图5图6，所述软针2的前端设置为尖端，此设计与硬针1的前端的尖端相匹配，使得卡接时形状相适配，而不会给植入增加阻力，所述软针2靠进尖端的前段侧壁设有倒刺，所述倒刺尖头向后倾斜，此设计有利于软针2在硬针1的带动下进入神经组织，拔出硬针1 后，软针2能够稳定在神经组织中，不会任意摆动。
46.为了使得硬针1与软针2卡接的更牢固，同时方便复合微针容易植入神经组织，进一步地，于本实施例中，所述卡条结构21的尺寸与所述卡槽结构 11的尺寸相匹配，具体来说，所述卡条结构21在前后方向上的长度略短于卡槽结构11，如此在硬针1植入神经组织时，能够带动软针2进入神经组织，而不会使软针2被卡在外面；所述卡条结构21在左右方向上宽度略小于卡槽结构11，使得卡条结构21的凸起22能够卡入卡槽的凸腔12之中；所述卡条结构21在上下方向上的厚度与卡槽结构11在上下方向上的厚度基本相等，或者略微小于，如此卡条结构21能够紧密地与卡槽结构11卡接，在植入神经组织时不会脱落。
47.在本实施例中，所述卡槽结构11为细长柱体，所述卡条结构21为空心环状管，所述空心环状管内径与所述细长柱体的直径相等，所述细长柱体的卡槽结构11正好可以插进空心环状管的卡条结构21，同时卡槽结构11的后端设有第二挡块，所述第二挡块的形状不做限制，可以为环状，也可以为凸块，所述第二挡块可以阻止软针2在被硬针1带入神经组织中滑出。
48.本发明还提出一种神经微电极，所述神经微电极包括如上所述的所述复合微针结
构，所述复合微针结构具体参照上述实施例，由于所述神经微电极采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
49.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。