專利名稱：一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種眼科醫(yī)療器械，特別是一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片。
背景技術(shù)：
視覺系統(tǒng)是人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界最重要的信息來源。人的視覺系統(tǒng)由眼屈光間質(zhì)和視覺神經(jīng)系統(tǒng)組成，形成了光信號(hào)傳播、光電轉(zhuǎn)換和電信號(hào)處理傳導(dǎo)，最后由視覺中樞結(jié)合人們的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行感知的完整過程。盡管當(dāng)今的醫(yī)療手段對(duì)很多致盲眼病如沙眼、白內(nèi)障、青光眼等，已有了有效治療方法，但對(duì)于視網(wǎng)膜色素變性(RP)等外層視網(wǎng)膜 (光感受器)被破壞的眼底疾病仍無十分有效的療法。僅僅就RP —種疾病而言，其發(fā)病率為 1/3500 - 1/4500左右，按照這一數(shù)字計(jì)算，中國(guó)的RP患者約有4萬人。人工視覺假體這一概念的提出，為治療此類致盲性眼病帶來了希望，其設(shè)計(jì)理念基于這樣一個(gè)事實(shí)，即許多光感受器被破壞的患者，視網(wǎng)膜上仍然能夠保存一定數(shù)量可以正常傳導(dǎo)視覺信號(hào)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，因此，通過直接刺激視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞而繞過受損的光感受器，就可以誘發(fā)光幻視，這就是利用電子設(shè)備修復(fù)視覺功能的重要基礎(chǔ)。目前，國(guó)際最新的基于視網(wǎng)膜前刺激的人工視覺假體系統(tǒng)Ur^s II)剛剛在歐洲得以批準(zhǔn)上市，這一系統(tǒng)由微型攝像頭、圖像處理裝置、光電轉(zhuǎn)換器、微電極陣列等部分構(gòu)成。通過這一系統(tǒng)，患者可以識(shí)別事物、圖形，甚至可以閱讀大號(hào)印刷體的文章。然而，其微電極陣列的設(shè)計(jì)存在如下缺點(diǎn)1、在視網(wǎng)膜前表面固定微電極陣列需要采用鈦釘在視網(wǎng)膜上打孔，這一操作增加了孔源性視網(wǎng)膜脫離的風(fēng)險(xiǎn)；2、鈦釘釘在視網(wǎng)膜后極部，該部位脈絡(luò)膜血供豐富，容易造成脈絡(luò)膜出血甚至脈絡(luò)膜爆發(fā)性出血；3、由于損傷了脈絡(luò)膜(葡萄膜的一部分)，容易誘發(fā)葡萄膜炎，甚至導(dǎo)致對(duì)側(cè)眼發(fā)生交感性眼炎；4、鈦釘為倒刺設(shè)計(jì)，釘入眼球壁后不易取出，如果微電極陣列在使用一段時(shí)間后需要取出或更換，將會(huì)非常困難；5、該微電極陣列僅僅能夠刺激視網(wǎng)膜的黃斑區(qū)，無法刺激視網(wǎng)膜的其他區(qū)域，即患者僅能恢復(fù)部分中心視力，而周邊視野無法恢復(fù)。6、微電極陣列引出眼球后，鞏膜切口閉合較差，容易形成切口滲漏。針對(duì)上述這些缺點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種全新的視網(wǎng)膜前微電極陣列和手術(shù)植入方式，用于解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，要解決的主要技術(shù)問題有以下幾點(diǎn)[0013]1)視網(wǎng)膜前微電極陣列的形狀設(shè)計(jì)；2)視網(wǎng)膜前微電極陣列的固定方式(包括手術(shù)植入方式)；3 )視網(wǎng)膜前微電極陣列內(nèi)部的微電極分布。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，包括芯片基底、埋布在芯片基底內(nèi)的導(dǎo)線和突出于基底表面且形成陣列的微電極，所述芯片基底下端邊緣開有至少兩個(gè)下縫線預(yù)留孔，芯片基底自下而上順序排布有微電極排布下區(qū)、微電極排布中區(qū)、微電極排布上區(qū)、基底縮窄區(qū)和基底展寬區(qū)，所述芯片基底在鄰近基底縮窄區(qū)的下端分別開有至少三組兩個(gè)鞏膜切口縫線預(yù)留孔，下端的兩邊緣分別開有至少兩個(gè)上縫線預(yù)留孔，所述基底展寬區(qū)的兩邊開有眼外縫線預(yù)留孔，所述基底展寬區(qū)排布有與電極排布區(qū)對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)， 用于引出導(dǎo)線，芯片基底內(nèi)埋布有連接觸電和微電極的導(dǎo)線。所述芯片基底可以是聚酰亞胺或聚對(duì)二甲苯材料(Parylene)。所述微電極14、觸點(diǎn)15和芯片基底中導(dǎo)線的材料是金屬鉬或者鉬合金。所述微電極排布中區(qū)可以為正方形、微電極排布上區(qū)和微電極排布下區(qū)為長(zhǎng)方形。所述微電極排布上區(qū)、中區(qū)、下區(qū)含有微電極，微電極的排列方式可以任意安排。所述微電極的基底展寬區(qū)含有與微電極對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)，用于引出導(dǎo)線。所述基底展寬區(qū)與基底縮窄區(qū)之間可以為平滑連接線。所述下縫線預(yù)留孔、上縫線預(yù)留孔、眼外縫線預(yù)留孔以及鞏膜切口縫線預(yù)留孔的孔徑可以是0. 2 0. 4mm。所述芯片基底的寬度是6 8mm，微電極排布中區(qū)的寬度是4mm 7mm，芯片基底的總長(zhǎng)度是49mm 88mm，所述基底展寬區(qū)與基底縮窄區(qū)的總長(zhǎng)度在4mm 12mm之間。有益效果本實(shí)用新型用于刺激盲人的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，以恢復(fù)盲人的部分視力，由于植入此微電極陣列不需要在視網(wǎng)膜上打孔，沒有視網(wǎng)膜的直接損傷，避免了醫(yī)源性視網(wǎng)膜裂孔導(dǎo)致的孔源性視網(wǎng)膜脫離，防止出現(xiàn)脈絡(luò)膜出血和交感性眼炎，并使植入的微電極陣列容易取出和更換。由于微電極陣列內(nèi)部的微電極分布分為上中下三個(gè)區(qū)，因此，此微電極陣列理論上利用中區(qū)刺激視網(wǎng)膜黃斑區(qū)；由于來自視網(wǎng)膜顳側(cè)的節(jié)細(xì)胞神經(jīng)纖維跨過通過黃斑中心凹的垂直線，因此利用微電極的上區(qū)和下區(qū)刺激可以恢復(fù)患者鼻側(cè)的部分視野功能。鞏膜切口縫線預(yù)留孔的設(shè)計(jì)可以增加鞏膜切口的閉合性。此外，基底縮窄區(qū)變成基底展寬區(qū)以后，可以減少外引導(dǎo)線焊接的難度，增加電極本身的可靠性。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于人工視覺領(lǐng)域中。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型固定后的形狀示意圖。附圖標(biāo)記1-微電極排布下區(qū)、2-微電極排布中區(qū)、3-微電極排布上區(qū)、4-基底展寬區(qū)、5-基底縮窄區(qū)、6、7_上縫線預(yù)留孔、8、9、10_下縫線預(yù)留孔、11、12_眼外縫線預(yù)留孔、13-芯片基底、14-眼球、15-觸點(diǎn)、16-鞏膜切口縫線預(yù)留孔。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見
圖1、圖2所示，一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片， 包括芯片基底13、埋布在芯片基底13內(nèi)的導(dǎo)線和突出于基底表面且形成陣列的微電極，所述芯片基底13的下端邊緣開有至少兩個(gè)下縫線預(yù)留孔8、9、10，芯片基底13自下而上順序排布有微電極排布下區(qū)1、微電極排布中區(qū)2、微電極排布上區(qū)3、基底縮窄區(qū)5和基底展寬區(qū)4，所述芯片基底13在鄰近基底縮窄區(qū)5下端分別開有至少三組兩個(gè)鞏膜切口縫線預(yù)留孔16，其兩邊緣分別開有至少兩個(gè)上縫線預(yù)留孔6、7，所述基底展寬區(qū)4的兩邊開有眼外縫線預(yù)留孔11、12。所述微電極排布上區(qū)、中區(qū)、下區(qū)含有微電極，微電極的排列方式可以任意安排。所述微電極的基底展寬區(qū)含有與微電極對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)，用于引出導(dǎo)線，芯片基底13內(nèi)埋布有連接觸電15和微電極14的導(dǎo)線。所述芯片基底13是聚酰亞胺或聚對(duì)二甲苯材料。所述微電極14、觸點(diǎn)15和芯片基底中導(dǎo)線的材料是金屬鉬或者鉬合金。所述微電極排布中區(qū)2為正方形、微電極排布上區(qū)3和微電極排布下區(qū)1為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)寬可以根據(jù)布線要求靈活掌握，電極點(diǎn)的數(shù)量可以靈活掌握，在布線允許的范圍內(nèi)越多越好。以該具體實(shí)施方式
為例，微電極排布上區(qū)、中區(qū)、下區(qū)分別含有微電極21、143、21 個(gè)，微電極總數(shù)為185個(gè)，與之對(duì)應(yīng)的基底展寬區(qū)含有的觸點(diǎn)數(shù)同樣為185個(gè)。
圖1僅僅是示意圖，具體的微電極、導(dǎo)線以及觸點(diǎn)的排布方式可以靈活。所述基底展寬區(qū)4與基底縮窄區(qū)5之間為平滑連接線，是與微電極排布下區(qū)1、微電極排布中區(qū)2、微電極排布上區(qū)3對(duì)應(yīng)的電極觸點(diǎn)區(qū)，通過這一區(qū)域的觸點(diǎn)可以用外接電源對(duì)微電極排布下區(qū)1、微電極排布中區(qū)2、微電極排布上區(qū)3的微電極通電；所述下縫線預(yù)留孔8、9、10、上縫線預(yù)留孔6、7、眼外縫線預(yù)留孔11、12以及鞏膜切口縫線預(yù)留孔的孔徑是0. 2 0. 4mm。所述芯片基底13的寬度是6 8mm，微電極排布中區(qū)2的寬度是4mm 7mm，芯片基底13的總長(zhǎng)度是49mm 88mm，所述基底展寬區(qū)4與基底縮窄區(qū)5的總長(zhǎng)度在4mm 12mm之間。所述基底13、基底縮窄區(qū)5以及基底展寬區(qū)4埋有連接基底展寬區(qū)4的觸點(diǎn)和微電極排布區(qū)1、2、3的導(dǎo)線。視網(wǎng)膜前微電極陣列的形狀設(shè)計(jì)和其內(nèi)部的微電極分布。本實(shí)用新型的基底采用聚酰亞胺或者聚對(duì)二甲苯(Parylene)材料，其與視網(wǎng)膜接觸的電極金屬部分采用鉬，埋在基底中的導(dǎo)線亦采用鉬。電極陣列的形狀設(shè)計(jì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)見
圖1。此微電極陣列中用于預(yù)置縫線的孔的直徑均為0. 3mm，除了 a、b、c、d對(duì)尺寸要求嚴(yán)格外，其余均可按照埋線要求靈活掌握。按照眼球解剖結(jié)構(gòu)計(jì)算，a=7mm，b=5mm。其眼內(nèi)部分長(zhǎng)度，即圖中c值應(yīng)滿足c = π *AL_角膜直徑-7，單位為mm。其中，AL為眼軸長(zhǎng)度。一般情況下，角膜直徑取值ll_12mm。根據(jù)不同個(gè)體眼軸差異不同，計(jì)算c的取值范圍在45_80mm之間。眼外部分長(zhǎng)度，即圖中的d值，取值范圍在4mm-12mm之間。假設(shè)有一名因視網(wǎng)膜色素變性失明的患者要求行視覺假體植入，其眼軸軸長(zhǎng)為 24mm，角膜直徑為11mm。[0043]為了恢復(fù)部分周邊視野的功能，此微電極陣列特別設(shè)計(jì)了除黃斑區(qū)外的兩處微電極陣列區(qū)域。電極植入后，由于神經(jīng)纖維層的分布類似電場(chǎng)，因此兩區(qū)域的微電極如果工作，將誘發(fā)產(chǎn)生鼻側(cè)視野的光幻視。電極尺寸按照眼球14的解剖結(jié)構(gòu)計(jì)算，a=7mm，b=5mm。c = π -AL-角膜直徑_7， 經(jīng)計(jì)算為68mm。眼外部分d取值12mm，則此視網(wǎng)膜前微電極陣列的總長(zhǎng)為80mm。本實(shí)用新型的固定方式，即植入此視網(wǎng)膜前微電極陣列的手術(shù)步驟如下首先，需要對(duì)患者實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的白內(nèi)障超聲乳化手術(shù)，將晶狀體摘除(可以保留晶體囊袋)，之后行標(biāo)準(zhǔn)的三切口玻璃體切割術(shù)，將玻璃體切凈。在眼球上方12點(diǎn)位，角鞏膜緣后3. 5mm-4mm做鞏膜穿刺口，寬度為7mm。在微電極陣列末端的下縫線預(yù)留孔8、9、10中預(yù)置帶針縫線，之后穿透到6點(diǎn)位的角鞏膜緣后3. 5mm-4mm，利用下縫線預(yù)留孔8、9、10與鞏膜在睫狀體平坦部附近縫合固定牢固。將此微電極陣列的剩余部分慢慢插入眼球，沿著眼球弧度將微電極排布中區(qū)2貼附到視網(wǎng)膜黃斑區(qū)。利用微電極陣列上方的上縫線預(yù)留孔6、 7與鞏膜在睫狀體平坦部附近縫合固定牢固，用針穿過鞏膜切口縫線預(yù)留孔16將鞏膜切口縫合，使其閉合。將其余部分放在眼球外，利用基底展寬區(qū)4兩側(cè)的眼外縫線預(yù)留孔11、12 再次與鞏膜縫合固定。至此，此微電極陣列的手術(shù)植入完畢。
權(quán)利要求1.一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，包括芯片基底(13)和突出于芯片基底表面且形成陣列的微電極，其特征在于所述芯片基底(13)的下端邊緣開有至少兩個(gè)下縫線預(yù)留孔(8、9、10)，芯片基底(13)自下而上順序排布有微電極排布下區(qū)(1)、微電極排布中區(qū)(2)、微電極排布上區(qū)(3)、基底縮窄區(qū)(5)和基底展寬區(qū)(4)，所述芯片基底 (13)在鄰近基底縮窄區(qū)(5)下端分別開有至少三組兩個(gè)鞏膜切口縫線預(yù)留孔(16)，下端的兩邊緣分別開有至少兩個(gè)上縫線預(yù)留孔(6、7)，所述基底展寬區(qū)(4)的兩邊開有眼外縫線預(yù)留孔(11、12)，所述基底展寬區(qū)(4)排布有與電極排布區(qū)(1、2、3)對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)(15)，用于引出導(dǎo)線，芯片基底(13)內(nèi)埋布有連接觸點(diǎn)(15)和微電極(14)的導(dǎo)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，其特征在于所述芯片基底(13)是聚酰亞胺或聚對(duì)二甲苯材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，其特征在于所述微電極(14)、觸點(diǎn)(15)和芯片基底中導(dǎo)線的材料是金屬鉬或者鉬合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，其特征在于所述微電極排布中區(qū)(2)為正方形、微電極排布上區(qū)(3)和微電極排布下區(qū)(1)為長(zhǎng)方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，其特征在于所述基底展寬區(qū)(4)與基底縮窄區(qū)(5)之間為平滑連接線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，其特征在于所述下縫線預(yù)留孔(8、9、10)、上縫線預(yù)留孔(6、7)、眼外縫線預(yù)留孔(11、12)以及鞏膜切口縫線預(yù)留孔(16)的孔徑是0. 2 0. 4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，其特征在于所述芯片基底(13)的寬度是6 8mm，微電極排布中區(qū)(2)的寬度是4mm 7mm，芯片基底(13)的總長(zhǎng)度是49mm 88mm，所述基底展寬區(qū)(4)與基底縮窄區(qū)(5)的總長(zhǎng)度在 4mm 12mm之間。
專利摘要一種用于人工視覺領(lǐng)域的視網(wǎng)膜前微電極陣列芯片，包括芯片基底、埋布在芯片基底內(nèi)的導(dǎo)線和突出于基底表面且形成陣列的微電極，芯片基底的下端邊緣開有至少兩個(gè)下縫線預(yù)留孔，芯片基底自下而上順序排布有微電極排布下區(qū)、微電極排布中區(qū)、微電極排布上區(qū)、基底縮窄區(qū)和基底展寬區(qū)，基底展寬區(qū)內(nèi)含有與電極排布區(qū)對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)，通過埋在芯片基底中的導(dǎo)線與微電極相連。芯片基底在鄰近基底縮窄區(qū)下端分別開有至少三組兩個(gè)鞏膜切口縫線預(yù)留孔，其兩邊緣分別開有至少兩個(gè)上縫線預(yù)留孔，基底展寬區(qū)的兩邊開有眼外縫線預(yù)留孔。本芯片可刺激盲人的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，恢復(fù)部分視力，避免了醫(yī)源性視網(wǎng)膜裂孔導(dǎo)致的孔源性視網(wǎng)膜脫離、脈絡(luò)膜出血和交感性眼炎。
文檔編號(hào)A61F9/08GK202078457SQ20112015495
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者王凱, 黎曉新 申請(qǐng)人:北京大學(xué)人民醫(yī)院