CN107205680A - 植入式电极装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种植入式电极装置，包含：载体，该载体由聚合物材料制成，其中该载体是柔性且电隔离的；至少一个测量电极，所述至少一个测量电极由位于该载体上的导电垫形成，其中该导电垫具有接触表面、至少一个导电迹线及至少一个导电端子，其中该迹线电连接该测量电极与该端子。此类型的植入式电极装置不适合长时间保持植入。为了提供一种可留在患者的身体中的植入式电极装置，本发明建议进一步开发该植入式电极，使得该植入式电极装置进一步包含：阻障层，该阻障层通过覆盖该载体的所有表面来围绕该载体，其中该导电垫的该接触表面被暴露于外部环境，并且其中该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有等于或小于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度，或者其中该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有大于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度且其中该接触表面的最大线性延伸等于或小于100微米。

Description

植入式电极装置及其制造方法
本发明涉及一种植入式电极装置，包含：载体，该载体由聚合物材料制成，其中该载体是柔性且电隔离的；至少一个测量电极，该至少一个测量电极由位于该载体上的导电垫形成，其中该导电垫具有接触表面；至少一个导电迹线(trace)；以及，至少一个导电端子，其中该迹线电连接该测量电极和该端子。
本发明进一步涉及一种用于制造此种植入式电极装置的方法。
此外，本发明涉及一种用于植入此种植入式电极装置的方法。
像癫痫之类的神经***疾病正影响全世界数百万人。花在预防、早期诊断及治疗尤其是脑部疾病的神经***疾病上的费用促成总保健费用的巨大金额。
与预防、早期诊断及治疗诸如癫痫之类的脑部疾病的领域中的研究和创新有关的主要技术障碍基于以下事实：可靠、长期、及连续的监测仍依赖于患者所保持的手记发作日记。这些日记往往由于各种原因而不完整。
因此，想要让患者在脑电图(EEG)装置的长期和连续监测之下。有可能将电极装备于患者的外部表面(即他的头部的皮肤)上并且在长期的基础上在可携式数据纪录器中收集数据。然而，此结果是就美感方面及穿着舒适性而言严重限制该患者的生活质量。
因此本发明的目的是提供一种可植入至患者的身体(尤其是可植入患者在他头部的皮肤之下)的电极装置，其可保持被植入达很长时间，以便提供对该患者的脑部活动的可靠、长期及连续的监测。
以上目的中的至少一者通过一种植入式电极来解决，该植入式电极包含：载体，该载体由聚合物材料制成，其中该载体是柔性且电隔离的；至少一个测量电极，该至少一个测量电极由位于该载体上的导电垫形成，其中该导电垫具有接触表面；至少一个导电迹线；以及，至少一个导电终端，其中该迹线电连接该测量电极与该终端，其中该植入式电极装置进一步包含阻障层，该阻障层通过覆盖该载体的所有表面来围绕该载体，其中该导电垫的该接触表面被暴露于外部环境，以及其中该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有等于或小于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线(meanline)之间的最大谷深度或最大尖峰高度，或者其中该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有大于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度且其中该接触表面的最大线性延伸为等于或小于100微米。
为了是植入式的，电极装置必须具有是柔性的以采纳患者的身体的某部位(例如，其头盖骨)的形状的载体。此外由导电材料形成的实际测量电极必须由该载体材料支持，这要求该载体也是电隔离的，尤其在其中多个测量电极位于单一载体上的情况中。
同时，必须提供该测量电极的导电材料在该载体上的机械性稳定的安装，即使在其中当将载体植入患者的身体或将载体从患者的身体取回时载体被弯曲的条件之下。
最后但同样重要的是，电极装置为了是植入式的必须满足有关于患者安全性的某些要求。这些要求之一在于该装置必须是安全的，不易在该患者的身体中破碎，以便保证在取回该装置时没有部件或物质留在该身体中。此外，所使用的所有材料必须是生物安全的，例如是无毒性的。
被用作长期植入物的电极装置必须在长时间段内都是稳定的，并且甚至在已经被植入达长时间以后仍是可收回的，而该电极装置不会在将它拉出患者的身体时碎裂。
在一实施例中，在设计植入式电极装置时可使用的典型载体材料为例如硅基的有机聚合物，优选为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。该载体的替代材料为例如聚酰亚胺。这些材料具有足够的柔性并且是电隔离的。
然而，该载体可用的材料的缺点在于它们通常在它们的表面和施加在其上的其他材料之间具有相当低的结合力。一旦该载体的表面以水或任何其他液体加以润湿，这些结合力被进一步降低。这是将在患者的身体处留在含液体的环境中达长时间段的植入式电极装置的特有问题。
因此，根据本发明，该植入式电极装置包含阻障层，该阻障层在该载体的所有表面上包围载体，从而避免任何液体沿着在该载体的表面与结合至该载体的该表面的任何其他材料之间的界面进入。
因此该阻障层形成针对包含该载体及该导电材料的结构的密封，其中仅该测量电极的该接触表面及一旦适用的该端子的接触表面被暴露于外部环境。
密封该载体的该阻障层的重要属性是该阻障层是电隔离且液体不可渗透的。
在一实施例中，结合至该载体的该表面的材料是形成该测量电极、该导电迹线及该导电端子的导电材料。
然而，在实施例中，结合至该载体的该表面上的材料也可为该阻障层本身。替代地，在一实施例中，结合于该载体的该表面上的材料可为任何中间层。
在本发明的一实施例中，形成该测量电极和/或该导电迹线和/或该导电端子的该导电材料由金属所提供。在一实施例中，为了形成该导电材料，所使用的金属为由下列组成的群组之一：铂、金、铬、钛、铱、钨、铂/铱合金、及不锈钢或其组合。替代地，诸如碳奈米管(CNT)之类的其他导电材料可被使用。
在一实施例中，该测量电极的该接触表面具有四边形形状、多边形形状、圆形形状或椭圆形形状。
在本发明的一实施例中，形成该导电垫和/或该导电迹线和/或该导电端子的导电材料具有在100奈米至250奈米的范围中的厚度，且优选地具有200奈米的厚度。
尽管在此描述中，已描述了与一个测量电极、一个端子、及连接该测量电极与该端子的一个迹线的详细设计有关的实施例，但存在各优选实施例，在这些优选实施例中，多个测量电极、迹线及端子被提供在该电极装置处。
在本发明的一实施例中，该阻障层的表面形成该电极装置的外表面，该外表面在该电极装置在该测量电极所位于的一侧上。由于该植入式电极装置的要求在于该测量电极的该接触表面被暴露于外部环境，该接触表面未被该阻障层覆盖。在另外的实施例中，该端子的接触表面未被该阻障层覆盖，但被暴露至外部环境以便电接触该端子。
在根据本发明的植入式电极的实施例中，该阻障层由聚对二甲苯所制成。聚对二甲苯为使用作为水分及介电阻障层的各种化学汽相沉积的聚对二甲苯聚合物的商品名。聚一氯对二甲苯为聚对二甲苯的一个示例。在本发明的一实施例中，卤化烃被使用作为聚对二甲苯。
聚对二甲苯具有低摩擦，是柔性的，且具有无针孔表面，因此容易移除涂布有聚对二甲苯的电极装置。该聚对二甲苯的表面属性降低密封性增长(encapsulation growth)。此外，就聚对二甲苯可承受高张力以便承受该电极装置从病患的身体收回时的移除过程的意义而言，聚对二甲苯很坚固。
聚对二甲苯具有另外的优点，因为它是针对大多数液体的阻障层且为电绝缘的。此外，聚对二甲苯被视为生物兼容性。
聚对二甲苯的另一特性在于它提供该导电材料的粘附促进层，尤其用于例如铂的金属化层，而在同时具有介于金属(尤其是铂)与用于该载体的聚合物材料(尤其是PDMS)之间的热膨胀系数。
在本发明的实施例中，该阻障层覆盖该载体的前侧、后侧及侧表面，使得它形成包围且密封该载体的紧密包封。该阻障层覆盖该载体的该表面的表达方式不必然意指该阻障层与该载体的该表面处于直接接触，但中间层或底涂层(undercoating)可被配置于该载体与该阻障层之间。
在本发明的实施例中，形成该端子和/或该迹线和/或该测量电极的该导电垫的该导电材料被形成于施加至该载体的涂层上。
在特定实施例中，此涂层由形成该阻障层的相同材料所提供。
因此在特定实施例中，该涂层被施加于载体的该表面上，其中该导电垫和/或该迹线和/或端子的该导电材料被形成于该涂层上且该阻障层围绕该载体，该涂层以及该导电材料仅留下被暴露于外部环境的该接触表面。
在特定实施例中，额外底涂层被提供于该载体的该表面与该涂层之间和/或该涂层与该阻障层之间。
在特定实施例中，该底涂层由硅烷所制成。此尤其适用于其中该阻障层和/或该涂层由聚对二甲苯所形成的实施例。
根据本发明的植入式电极的主要问题在于，它可通过在其一个端拉动该电极装置，以通过患者皮肤中的微小切口将它拉出来从该患者的身体收回。这将只在以下条件下是有可能的，其中最优选地是它们两者被同时满足：
该植入式电极装置的完整性必须即使在被植入长时间以后也不受它的环境影响。此通过围绕该载体的该阻障层来充分保证。此外，该电极装置必须具有容许将该装置拉出该患者的身体的机械稳定性。
后面的要求可通过二个替代方式(即在一方面通过降低密封性增长以及在另一方面通过使该电极装置更刚硬)来满足。尽管在本发明的一实施例中，两个方面皆可加以同时解决，但在所有实施例，该电极装置在该测量电极所位于的各侧上的表面被设计成使得密封性增长被降低。
为了这样做，该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有等于或小于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度。
令人意外地，已经被表明的是，介于该接触表面与不包括该测量电极的该电极的该表面的该中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度愈小，则发生的密封性增长愈少。此外，介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的该中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度愈小，则在密封性增长发生以后将该植入式电极保持在正确位置的力愈小。由密封性增长所施加的这些力抵消在将该电极装置从该患者拉出时施加在该植入式电极装置上的任何力。
替代地，该电极装置的该测量电极所位于的的表面可被设计成使得它具有大于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度，且其中同时该接触表面的最大线性延伸为等于或小于100微米。
已经被发现的是，该接触表面的该最大线性延伸愈小，则在密封性增长发生以后将该电极装置保持在正确位置的力愈小。该接触表面的该最大线性延伸在该接触表面具有圆形形状时为它的直径，或者它在该接触表面为四边形时是其最长侧的长度。在其中该电极具有椭圆形形状的实施例中，该最大线性延伸为该椭圆的长轴(也表示为横径)。
在特定实施例中，其中介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度大于60微米，该接触表面的该最大线性延伸等于或小于90微米，优选地小于80微米且最优选地等于或小于70微米。
根据本申请，该电极装置的该表面的该中线为直线，按照它的数学定义其相交于该电极装置的该表面的实际轮廓，使得该中线与该实际轮廓的所有偏差之总和被降到最低。显然的是，该中线是由不包括一个或多个测量电极的该电极装置的该表面来界定的。
在本发明的特定实施例中，该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有等于或小于50微米，优选等于或小于30微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度。
在本发明的另一实施例中，该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有等于或大于5微米，优选地等于或大于10微米，且最优选地等于或大于12微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度。
在本发明的一实施例中，该电极装置具有条状形状，容易***或从该患者的身体移除。在特定实施例中，具有实质四边形占用面积的电极装置的长边为直线以便增强从患者的身体收回该电极装置的可能性。
在本发明的一实施例中，该电极装置具有长形，具有在从4cm至25cm的范围中的长度，优选地在从10cm至20cm的范围中。以此方式电极可被提供，其覆盖患者的头盖骨的整个半球。
为了避免该电极装置在将它从患者的身体收回时破裂，该载具及该阻障层在实施例中具有承受从该患者的身体完整地移除的极限拉伸强度，使得实际值取决于该装置上存在的电极的大小及众多程度。
此外，为了提供该电极装置对抗破裂的所需强度，该电极装置具有在从200微米至2,500微米的范围中的厚度，优选地在从800微米至1,500微米的范围中。
该电极装置的此总厚度由该载体的厚度、该导电材料的厚度以及该阻障层与一旦适用的任何中间层(像是该涂层)的厚度加以促成。
在特定实施例中，该载体具有在从800微米至1,200微米的范围中的厚度，尤其是1,000微米的厚度。
在另外的实施例中，该阻障层具有在从5微米至20微米的范围中的厚度，优选地在从8微米至15微米的范围中且最优选地具有约10微米的厚度。
在本发明的另一实施例中，该载体与该导电材料之间所施加的该涂层具有在从5微米至10微米的范围中的厚度，优选地具有约7微米的厚度。
在本发明的一实施例中，优选为金属的该导电材料具有在从80奈米至250奈米的范围中的厚度，且优选地具有200奈米的厚度。
在选择根据本发明的实施例的植入式电极的不同层或组件的厚度时，这些厚度并非彼此独立地加以选择。
设计植入式电极装置时的主要边界条件之一为该电极装置必须是柔性的，即可被弯曲以具有弯曲的形状来符合该患者的身体。同时地，该导电材料(尤其是金属化层)对底层材料(尤其是对该载体或者对施加至该载体的该涂层)的结合必须稳定。在实施例中，此可在该导电材料处于在平面中与该底层材料接触时被达成，其中在该电极装置的机械弯曲下的应力及应变彼此抵消。此平面为所谓的机械中性平面(也称为中性层或中性表面)，其中施加于该导电材料的一侧上的所有应力由施加于该导电材料的另一侧上的应变加以补偿。
该导电材料之下的材料的厚度dbelow以及该导电材料之上的材料的厚度dabove必须满足下列的简化关系：
Ybelowdbelow＝Yabovedabove
其中Ybelow为该导电材料之下的材料的杨氏模数且Yabove为该导电材料之上的材料的杨氏模数。
此简化等式假设施加于该金属化层上方的所有材料为单一类型的材料，如同该导电材料被施加于其上的材料。一旦该载体相较于该涂层很厚或者没有涂层被施加并且该阻障层在该载体相对于该金属化层的表面上的厚度相较于该载体的厚度也很薄时，此尤其适用。
以上关系进一步假设该导电材料够薄，使得它的刚性或杨氏模数不会对在视为整体结构时该植入式电极装置的机械性质有显著贡献。
在本发明另外的实施例中，该植入式电极装置进一步包含电耦合至该端子的接口设备。在实施例中，此种接口设备包含无线通信手段，容许将该测量电极所获取的测量资料无线地传达至位于该患者的身体外部的数据处理器。尤其在一实施例中，该接口设备如同该植入式电极装置的其余部分一样是植入式的。
以上目的中的至少一者也通过数据处理器与如之前已经描述的植入式电极装置的组合加以解决，其中该数据处理器包含在使用时与该植入式电极装置的该接口设备通信的接口设备。
此数据处理器可为EEG装置的处理单元，其可处理、评估和/或显示由该植入式电极装置收集的数据。
以上目的中的至少一者也通过一种制造植入式电极装置的方法来解决，包含以下步骤：提供基板；将液体聚合物材料施加到该基板上，约束该液体聚合物材料以界定所需高度；固化该液体聚合物材料以形成固体、柔性且电隔离的聚合物材料，从而提供载体；将导电材料沉积在该载体上；结构化该导电材料，以便界定由具有接触表面的导电垫形成的至少一个测量电极、至少一个导电迹线以及至少一个导电终端，其中该迹线电连接该测量电极与该端子；移除该基板；将阻障层涂在包含该载体和该导电材料的结构上，使得该阻障层通过覆盖该结构的所有表面来围绕该结构，其中该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有等于或小于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度，或者其中该电极装置在该测量电极所位于的一侧上的表面具有大于60微米的介于该测量电极的该接触表面与不包括该测量电极的该电极装置的该表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度且其中该接触表面的最大线性延伸为等于或小于100微米；以及，打开在该测量电极的该接触表面之上的阻障层，使得该接触表面被暴露于外部环境。
显然的是此方法被使用以便处理或制造一种如在各种以上各实施例中已经描述的电极装置。
到目前为止，以上已经描述了植入式电极装置的各方面，它们也适用于制造如此处被描述的植入式电极装置且反之亦然。
被使用以便提供表面用于该植入式电极装置的处理的基板为一种用于该制造过程的工具，而不是经完成的及最终的电极装置的一部分。因此，该基板在最后处理步骤被实行以前例如通过蚀刻或研磨(lapping)加以移除。
在本发明的一实施例中，该基板包含下列材料的一者：例如PMMA之类的塑料材料、玻璃、例如硅之类的半导体材料、或其任意组合。
在一实施例中，该液体聚合物材料被倒至该基板上，随后垫片被放置于该基板上以便界定该载体的高度。接着第二基板被降低至该垫片上，使得该液体聚合物材料采取由该垫片所界定的厚度。在固化以后，作为载体的固态聚合物材料被形成于该基板上。
在一实施例中，底涂层被提供于该载体的上部以便提供导电层或者该阻障层或者另一涂层对该载体的更好的粘附性。
在其中该载体由PDMS制成且该阻障层由聚对二甲苯制成的特定实施例中，所处理的底涂层为硅烷。
在一实施例中，为了形成硅烷的底涂层，包含该载体及该导电材料的该结构首先被清洗且接着被放置于硅烷溶液中达预定时间。在从该硅烷溶液移除该结构以后，该结构被风干且接着再次冲洗或清洗。
在其中该阻障层由聚对二甲苯制成的实施例中，该阻障层由化学汽相沉积加以施加。
在其中该导电材料由金属制成的实施例中，该金属被溅镀或蒸镀至该载体上或至该载体上提供的涂层上。
该导电材料的结构化可例如通过激光烧蚀(laser ablation)来达成。然而，传统的蚀刻方法也可被应用来结构化该导电材料。
最终的阻障层作为防潮层围绕包含该载体及该导电材料的结构，使得水分无法或仅几乎不能进入该装置。然而，至少在该最终电极装置处的电极的接触表面必须被暴露至外部环境。因此在该测量电极的该接触表面之上的该阻障层在另外的处理步骤中被打开，即被消除。此打开可例如通过激光烧蚀来达成。在本发明的一实施例中，该导电材料的该端子也可在最终步骤中被打开以便允许该端子的接触。
在另一实施例中，数个植入式电极装置被制造于单一基板上，使得在将将最终阻障层施加于这些电极装置中的每一者的所有表面上以前，必须将这些不同的电极装置彼此分割开。
切割该载体使得多个电极装置被分开的步骤可在移除该基板以前或者以后被实行。
此外，以上目的之一也通过一种用于将如以上已经描述的植入式电极装置植入至人体或动物体中的方法加以解决，其中该电极装置被***于患者的皮肤之下，优选地在二个皮层之间。
在一特定实施例中，该电极装置被植入在该患者的头部介于皮肤与头盖骨之间或者介于二个皮层之间。
本发明的另外的优点、特征及应用将从实施例的下列说明及所附图而变得显而易见。
图1示出根据本发明的电极装置的示意俯视图。
图2a)和b)示出根据本发明的电极装置的替代实施例的示意俯视图及仰视图。
图3示出沿着图1的A-A线的通过电极装置的示意横截面图。
图4a)至i)示出根据本发明的电极装置在其制造期间的又一实施例的一系列示意横截面图。
在这些附图中，相同组件已经通过相同组件符号加以表示，即使在不同实施例中。这些图仅为示意图且非依比例。
在图1中，电极装置1上的俯视图被示意性描绘。根据图1，电极装置1包含二个测量电极2，其中每一测量电极2经由导电迹线3连接至端子4。
在图1中，为了简明起见，电极装置1的顶层已经透明显示，使得形成测量电极5、迹线3及端子4的金属化层为可见。此外，测量电极的数量被限于二个。每一测量电极2由具有接触表面6的导电垫5所组成。
对比地，图2的实施例示出具有导电垫5的多个测量电极，其中在图2a)的俯视图中仅测量电极5的暴露的接触表面6为可见，而迹线被电极装置1的顶层所覆盖。此外，由该迹线电连接至测量电极5的端子4为可见，因为它们的接触表面也被暴露且未被覆盖。
测量电极装置1为植入式，即在使用时，它将被植入于患者中。在本实施例中，植入式电极装置被认为被植入于患者的头部中介于皮肤与头盖骨之间。因此图1和2a)中所示的电极装置1的侧在使用时面对患者的头盖骨，而图2b)中所示的电极装置1的侧背对头盖骨。
电极装置为EEG***的一部分，其中电极装置1的端子4被电连接至接口设备(未显示)，其形成植入式电极装置的整体部分且作用以储存测量电极2所收集的数据将将其转发至位于患者头部外部的数据处理器。
回到图1的实施例，电极装置1具有为15cm的在平行于迹线3的方向中测量的长度以及为2cm的宽度(未依比例绘制)。
为了提供对电极装置1的结构特征的较好理解，图3示出沿着图1的A-A线的横截面图。也表示载体18的电极装置1的核芯由在垂直于接触表面6的方向中具有为1,000μm的厚度的PDMS条制成。PDMS具有提供柔性非导电材料的优点，其除此之外被核准用于甚至在植入物的医疗用途。
于载体18的上部，聚对二甲苯的涂层7被提供。此聚对二甲苯涂层7用作粘附层以便提供载体18与金属化层5之间的机械稳定接触。此外，涂层7用来在PDMS载体与金属化层5的热膨胀系数之间进行调解。
在本实例中，测量电极2的金属化层5由200奈米的铂所组成，并且聚对二甲苯的热膨胀系数介于PDMS与铂的热膨胀系数之间。
由载体18、涂层7以及金属化层5所组成的整个结构被另外的聚对二甲苯层8密封。
在本申请的意义中，聚对二甲苯层8用作阻障层。它形成防潮层以便防止水分进入该结构中及导致植入式电极装置1的不同部分或层的剥离或分开。阻障层8在电极装置1的每一侧上都具有10μm的厚度。阻障层8仅在金属化层5的接触表面6之上被移除，使得形成测量电极5的金属化层的接触表面6被暴露至外部环境，而没有任何介电质放置在顶上。通过此方式，测量电极5的接触表面6可进入与患者的组织直接接触且测量例如脑部的放电。
图3中未示出硅烷7的涂层7与载体18之间、阻障层8与涂层7之间以及阻障层8与载体18之间提供有硅烷底涂层。这些硅烷底涂层在聚对二甲苯与PDMS之间但也在二个聚对二甲苯层之间提供粘附层。
图3的示意图也非常清楚地示出有关于植入式电极装置1的表面的要求。为了降低随着沿电极装置1的表面的密封性增长而形成的由任何组织施加至电极装置1的力，在从病患移除该装置时，它在其侧9上的表面(替换地，测量电极5的导电垫5位于该侧9上)满足下列要求的一者：
如图3中所描绘的，一个替代方式为限制介于接触表面6与电极装置1的表面的中线10之间的最大谷深度11或最大尖峰高度，使得它等于或小于60μm。
在其中测量电极的导电垫的金属化层突出于阻障层8之上的各实施例中，此将转化成等于或小于60μm的介于接触表面6与阻障层8的中线表面之间的最大尖峰高度。
电极装置的表面的中线10为与电极装置1的表面的实际轮廓相交的直线，使得中线与实际轮廓的所有偏差的总和被最小化。显然，在此情况中，中线是在不包括这些测量电极的表面(即接触表面6)的情况下计算的。图3中的最大谷深度由参考编号11加以表示。
替代地，一旦介于测量电极1的接触表面6与不包括测量电极的电极装置的表面的中线10之间的最大谷深度大于60μm，同时接触表面6的最大线性延伸必须等于或小于100μm。在查看图3时，接触表面的线性延伸为圆形接触表面6的直径。在图3中接触表面6的最大线性延伸由参考标记17加以表示。
图4a)至h)示意性地示出一种用于提供根据本发明的电极装置1的另外实施例的制造过程。
在图4a)中，PMMA基板12上的PDMS载体18的最初制造被显示。为了获得具有所需厚度的PDMS载体18，聚合基底与固化剂之间的比为10:1的PDMS被倒于PMMA压克力基板12上，其中必须关注的是，PDMS混合物在其施加以前被完全除气，使得没有气泡存在于该混合物中。
在该基板的各角落处放置垫片，其将PMMA的第二基板13保持在距第一基板12限定距离处，且液体PDMS混合物分布在二个基板之间，使得它的膜厚度对应于第一与第二基板之间的距离。
在下一步骤中，PDMS以60℃被固化达四小时，从而形成固体但柔性的基板。在本实例中，PDMS载体18的厚度总计为1000μm。如可在图4b)中看见的，第二基板13之后被移除。
为了使PDMS粘附至将被施加的聚对二甲苯层，IPA:DI水:A-174硅烷的比为100:100:1的硅烷溶液混合物被提供。烘炉被预热至70℃且如图3b中所描绘的结构在硅烷溶液中被冲洗达30分钟。接着该结构被移除及放置于无绒擦布上风干。接着该结构再次被用IPA冲洗达15秒并且再次被风干。在最后步骤中，该结构在烘炉被烘烤至全干。
图4c)示出不仅硅烷底涂层14已经被施加至由PDMS膜6与基板12组成的结构以后，并且具7μm厚度的第一聚对二甲苯涂层表面15已通过化学汽相沉积被沉积在了硅烷底涂层14上的结构。
聚对二甲苯的涂层15用作第一防潮层以及匹配层，以便使PDMS载体18的热膨胀系数与施加至聚对二甲苯涂层15的金属化层的热膨胀系数匹配。在此实施例中，该聚对二甲苯涂层不仅覆盖该PDMS载体的顶部表面，并且还覆盖它的侧表面。此外，聚对二甲苯15形成增强金属化层与底层结构的机械接触的接触层。
在结果如图4d)所描绘的下一步骤中，200nm的铂16通过电子束沉积被沉积于聚对二甲苯涂层15上。
接着，铂金属化层16接着通过激光烧蚀铂膜16的小块来结构化，使得仅该金属化层的那些部分留在该结构上，其应当形成该电极装置的导电部分，尤其是该测量电极的导电垫。替代地，铂可至少被结构化为使得至少该测量电极的分开的导电垫以及相关联的端子和迹线彼此电隔离的结构。图4e)中描绘了该金属化层的这种结构化的结果。
图4f)中示出了硅烷底涂层19的进一步施加及聚对二甲苯涂层20的后续处理的结果，其中聚对二甲苯涂层20具有10μm的厚度。
接着整个结构被激光切割，以便使被形成于单一基板12上的各个体电极装置分开。此外，该PDMS载体从下PMMA基板12剥离。图4g)中示出了得到的结构。
接着另一硅烷涂层21及聚对二甲苯涂层22被施加，其如图4h)中所描绘密封整个预先制造的结构，即此层也覆盖PDMS载体18的底侧，该底侧先前已经与PMMA基板12接触。此最终的聚对二甲苯层22被表示为该阻障层。
最后，金属化层的那些小块(其之后应形成该测量电极的导电垫的接触表面或者用于接触电极装置的端子)被烧制成没有任何聚对二甲苯及硅烷涂层以便使该金属暴露至外部环境。图4i)中描绘了得到的电极装置。
参考列表
1 电极装置
2 测量电极
3 迹线
4 端子
5 导电垫
6 导电垫5的接触表面
7 涂层
8 聚对二甲苯阻障层
9 电极装置1面对头盖骨的一侧
10 中线
11 最大谷深度
12 第一PMMA基板
13 第二PMMA基板
14 硅烷底涂层
15 聚对二甲苯涂层
16 铂
17 最大线性延伸
18 载体
19 硅烷底涂层
20 聚对二甲苯涂层
21 硅烷底涂层
22 聚对二甲苯阻障层

Claims (15)

1.一种植入式电极装置(1)，包含：
载体(18)，所述载体(18)由聚合物材料制成，
其中该载体(18)是柔性且电隔离的，
至少一个测量电极(2)，所述至少一个测量电极(2)由位于所述载体(18)上的导电垫(5)所形成，
其中所述导电垫(5)具有接触表面(6)，
至少一个导电迹线(3)，以及
至少一个导电端子(4)，
其中所述迹线(3)电连接所述测量电极(2)和所述端子(4)，
其特征在于
所述植入式电极装置(1)进一步包含：
阻障层(8，22)，所述阻障层(8，22)通过覆盖所述载体的所有表面来围绕所述载体(18)，其中所述导电垫(5)的接触表面(6)被暴露于外部环境，以及
其中所述电极装置(1)在所述测量电极(2)所位于的一侧(9)上的表面具有等于或小于60微米的介于所述测量电极(2)的所述接触表面(6)与不包括所述测量电极(2)的所述电极装置(1)的所述表面的中线(10)之间的最大谷深度(11)或最大尖峰高度，
或者
其中所述电极装置(1)在所述测量电极(2)所位于的一侧(9)上的表面具有大于60微米的介于所述测量电极(2)的所述接触表面(6)与不包括所述测量电极(2)的所述电极装置(1)的所述表面的中线(10)之间的最大谷深度(11)或最大尖峰高度，且其中所述接触表面的最大线性延伸(17)等于或小于100微米。
2.根据前述权利要求所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述电极装置(1)在所述测量电极(2)所位于的一侧(9)上的表面具有等于或小于50微米，优选等于或小于30微米的介于所述测量电极(2)的所述接触表面(6)与不包括所述测量电极(2)的所述电极装置(1)的所述表面的中线(10)之间的最大谷深度(11)或最大尖峰高度。
3.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述电极装置(1)在所述测量电极(2)所位于的一侧(9)上的表面具有等于或大于5微米，优选地等于或大于10微米，且最优选地等于或大于12微米的介于所述测量电极(2)的所述接触表面(6)与不包括所述测量电极(2)的所述电极装置(1)的所述表面的中线(10)之间的最大谷深度(11)或最大尖峰高度。
4.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述阻障层(8，22)是电隔离且液体不可渗透的。
5.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述阻障层(8，22)由聚对二甲苯制成。
6.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置，其特征在于，所述阻障层覆盖所述载体的前侧、后侧及所述一侧。
7.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述载体(18)由硅基的有机聚合物制成，优选地由聚二甲基硅氧烷制成。
8.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述测量电极(2)被形成于所述载体(18)上的涂层(7)上。
9.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述阻障层(8，22)被形成于所述涂层(7)上。
10.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述电极装置(1)具有条状形状。
11.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，所述电极装置(1)具有的厚度在从200微米至2500微米的范围中，优选地在从800微米至1500微米的范围中。
12.根据前述权利要求之一所述的植入式电极装置(1)，其特征在于，进一步包含电耦合至所述端子(4)的接口设备。
13.一种数据处理器及根据前述权利要求所述的植入式电极装置(1)的组合，所述数据处理器包含接口设备，所述接口设备在使用时与所述植入式电极装置(1)的接口设备通信。
14.一种用于制造植入式电极装置的方法，包含以下步骤：
提供基板，
将液体聚合物材料施加到所述基板上，
约束所述液体聚合物材料以界定所需的高度，
固化所述液体聚合物材料以形成固体、柔性且电隔离的聚合物材料，从而提供载体，
将导电材料沉积在所述载体上，
结构化所述导电材料，以便界定由具有接触表面的导电垫所形成的至少一个测量电极、至少一个导电迹线及至少一个导电终端，其中所述迹线电连接所述测量电极与所述端子，
移除所述基板，
将阻障层涂在包含所述载体和所述导电材料的结构上，使得所述阻障层通过覆盖所述结构的所有表面来围绕所述结构，
其中所述电极装置在所述测量电极所位于的一侧上的表面具有等于或小于60微米的介于所述测量电极的所述接触表面与不包括所述测量电极的所述电极装置的所述表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度，
或者
其中所述电极装置在所述测量电极所位于的一侧上的表面具有大于60微米的介于所述测量电极的所述接触表面与不包括所述测量电极的所述电极装置的所述表面的中线之间的最大谷深度或最大尖峰高度为，并且其中所述接触表面的最大线性延伸等于或小于100微米，以及
打开在所述测量电极的所述接触表面之上的所述阻障层，使得所述接触表面被暴露于外部环境。
15.一种用于将根据权利要求1到13之一所述的植入式电极装置植入到人体或动物体中的方法，其中所述电极装置***在患者的皮肤之下，优选地在二个皮层之间。
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