CN109364368B - 人工视网膜的刺激电极结构及人工视网膜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种人工视网膜的刺激电极结构，其包括：基端，其用于接收电刺激信号；刺激端，用于贴近于眼球内的视网膜，并且具有多个输出电刺激信号的刺激电极；以及电子线缆，其连接基端与刺激端，电刺激信号经由电子线缆从基端传输到刺激端，在电子线缆上布置有回路电极，在将电子线缆穿过眼球上的切口而进入眼球的玻璃体腔内时，回路电极位于所述玻璃体腔内。在本发明中，设置在电子线缆上的回路电极与刺激电极形成的刺激回路避开了有可能被误刺激的神经组织例如面部神经等，由此能够抑制刺激电极结构对组织造成不必要的神经电刺激，确保人工视网膜的使用安全。

Description

人工视网膜的刺激电极结构及人工视网膜

本申请是申请日为2016年08月22日、申请号为201610700640.2、发明名称为人工 视网膜的刺激电极结构及人工视网膜的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种人工视网膜的刺激电极结构及人工视网膜。

背景技术

在正常的视觉形成过程中，眼球内的视网膜的感光细胞(包括视锥细胞和视杆细胞)将外部的光信号转化为视觉信号，视觉信号沿着视觉的垂直通路依次经由视网膜的双极细胞、神经节细胞等，并最终汇集至视神经而传到大脑的皮层，从而形成光感。

在部分视网膜疾病例如视网膜色素变性(RP)和老年黄斑变性(AMD)中，由于视网膜色素变性和老年黄斑变性等造成感光细胞的衰退，上述正常的视觉通路因感光细胞的病变而受到阻碍，正常进入眼内的光无法被转变成视觉信号，导致患者无法感知光感，丧失视觉。幸运的是，视网膜色素变性和老年黄斑变性等视网膜疾病患者的视网膜的双极细胞、神经节细胞等功能大部分得到了保留。目前，人工视网膜产品通过代替因视网膜色素变性和老年黄斑变性所造成的视网膜损伤的感光细胞的功能，例如通过利用刺激电极产生刺激信号来对视网膜神经节细胞或双极细胞进行刺激，并且利用其他保留完好的视觉通路，也能够在大脑皮层产生光感，从而能够部分恢复病人的视觉。正因为人工视网膜产品对上述视网膜疾病患者的生活能够带来极大改善，近年来人工视网膜作为植入式医疗器械越发得到重视和发展。

在人工视网膜的植入装置中，一般需要在植入装置设置回路电极以使刺激电极与回路电极形成刺激回路而对视网膜神经节细胞或双极细胞进行刺激。在现有的人工视网膜的植入装置中，常常将回路电极设置在植入装置的封装结构的金属壳上。

发明内容

然而，本发明人等经过长期实践发现，在现有的人工视网膜中，设置在封装结构的金属壳体上的回路电极很可能会引出不必要的神经刺激，有可能有导致患者的面部出现抽搐等副作用。尽管上述机理目前仍未完全清楚，但是本发明人等推测，在现有的人工视网膜的植入装置中，由于设置在电子封装体上的回路电极通常布置在眼球的外部且有可能接触或靠近眼部或面部的肌肉，因此，在电刺激时刺激电极与回路电极形成刺激回路，流经该刺激回路的刺激电流很可能会刺激到与眼部靠近的面部肌肉的神经，由此导致患者出现面部抽搐等副作用。

本发明是有鉴于上述现状而完成的，其目的在于提供一种抑制面部抽搐等不必要神经刺激作用的人工视网膜的刺激电极结构及人工视网膜。

为此，本发明的一方面提供一种人工视网膜的刺激电极结构，包括：基端，其用于接收电刺激信号；刺激端，用于贴近于眼球内的视网膜，并且具有多个输出所述电刺激信号的刺激电极；以及电子线缆，其连接所述基端与所述刺激端，所述电刺激信号经由所述电子线缆从所述基端传输到所述刺激端，在所述电子线缆上布置有回路电极，在将所述电子线缆穿过所述眼球上的切口而进入所述眼球的玻璃体腔内时，所述回路电极位于所述玻璃体腔内。

在本发明中，在电子线缆上布置有回路电极，并且在将电子线缆穿过眼球上的切口而进入眼球的玻璃体腔内时，回路电极位于所述眼球的玻璃体腔内，因此，刺激电极结构的回路电极被限制于眼球的玻璃体腔内，并且由刺激电极与回路电极所形成的刺激回路避开了有可能被误刺激的神经组织例如面部神经等，由此能够抑制刺激电极结构对组织造成不必要的神经电刺激，确保人工视网膜的使用安全。

另外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，所述回路电极朝向所述眼球的内侧。由此，能够进一步确保刺激电极与回路电极之间所形成的刺激回路避开眼球内表面的神经，从而保证人工视网膜的植入装置的刺激安全。

另外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，所述回路电极布置有多个，并且该多个所述回路电极沿着所述电子线缆的延伸方向间隔分布。在这种情况下，能够在电子线缆的延伸方向上设置多个回路电极，从而提高回路电极的容纳电子的能力。

另外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，在所述刺激端，还设置有贯通孔。由此，能够通过例如医用钛钉等将刺激电极结构的刺激端固定在视网膜上并贴近于视网膜。

另外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，所述电子线缆包括与所述基端和所述刺激端电连接的电极引线、以及覆盖所述电极引线的具有生物兼容性的柔性绝缘层。在这种情况下，能够使刺激电极结构沿着眼球上的切口进入眼球的眼球内。

另外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，所述柔性绝缘层呈柔性薄膜状。由此，能够方便医生对刺激电极结构的操作，更便利地植入到所需的植入部位。

另外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，所述柔性绝缘层由选自硅胶、聚对二甲笨、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚乙烯醇当中的至少一种构成。由此，既能够确保刺激电极结构的柔软性，也能够保证刺激电极结构的生物兼容性。

另外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，所述回路电极的面积大于所述刺激电极的面积。由此，能够提高回路电极容纳电子的能力。

此外，在本发明所涉及的人工视网膜的刺激电极结构中，可选地，所述回路电极由选自金、铂、钛、铱、氮化钛、氧化铱及它们的合金当中的至少一种构成。由此，能够提高回路电极的使用寿命和生物兼容性。

本发明的另一方面提供一种人工视网膜，包括：植入装置，其具有上述的人工视网膜的刺激电极结构、电子封装体和接收天线，所述刺激电极结构和所述接收天线均连接于所述电子封装体；摄像装置，其用于捕获视频图像，并且将所述视频图像转换成视觉信号；视频处理装置，其与所述摄像装置连接，具有供电电源并且对所述视觉信号进行处理；以及发射天线，其将由所述视频处理装置提供的能量信号和处理后的所述视觉信号发送给所述接收天线，所述植入装置的所述电子封装体将所接收的所述视觉信号转换成所述电刺激信号，从而通过所述刺激电极结构的所述刺激端对所述视网膜的神经节细胞或双极细胞进行刺激而产生光感。

根据本发明，能够提供一种抑制面部抽搐等不必要神经刺激作用的人工视网膜的刺激电极结构及人工视网膜。

附图说明

图1示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置安装在眼球上的示意图；

图2示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置安装在眼球上的立体示意图；

图3示出了本发明的实施方式所涉及的刺激电极结构贴合于视网膜的状态的示意图；

图4示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置的刺激电极结构展开时的立体结构图；

图5示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的刺激电极结构一侧示意图；

图6示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的刺激电极结构另一侧的示意图；

图7示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的刺激电极结构的截面的示意图；

图8示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的刺激电极结构植入到眼球内的状态示意图；

图9示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的示意图。

附图说明：

1…人工视网膜的植入装置，2…眼球，3…体外设备，10…基体，11…电子封装体，11a…密封壳体，11b…基板，12…刺激电极结构，12a…基端，12b…电子线缆，12c…刺激端，13…接收天线，21…瞳孔，22…切口，23…玻璃体，24…晶状体，120(121,122,123)…回路电极，124…电极阵列，刺激电极…124a，126…贯通孔，125…焊盘阵列，125a…焊盘。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

本发明的实施方式所涉及的人工视网膜，可以适用于视网膜色素变性(RP)和老年黄斑变性(AMD)视力受损的患者。具体而言，本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置1通过代替受损的感光细胞(视锥细胞、视杆细胞)的功能，并借助患者保留完好的双极细胞、神经节细胞等视觉通路，从而在大脑皮层产生光感，部分恢复患者的视觉。此外，人工视网膜的植入装置1也可以适用于其他视网膜病变而导致失明的情形，只要在这样的视网膜病变中能够有效地保留双极细胞、神经节细胞等视觉通路。

图1示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置1安装在眼球2上的示意图。图2示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置1安装在眼球2上的立体示意图。图3示出了本发明的实施方式所涉及的刺激电极结构12贴合于视网膜的状态的示意图。在图2中，为了方便说明，描绘了接收天线13的局部图和眼球2的透视图。

在本实施方式中，如图1和图2所示，人工视网膜的植入装置1主要包括基体10以及设置在基体10上的电子封装体11、刺激电极结构12和接收天线13。另外，植入装置1中的基体10可以经过例如缝合方式固定在眼球2上，并且刺激电极结构12可以经由眼球2的切口22进入眼球2的玻璃体腔内，并且贴近于视网膜(参见图2)。

这里，眼球2的切口22可以沿着瞳孔21的外周方向(角膜缘)延伸。切口22的长度不宜过长，从安全性的角度看，切口22的长度优选为3mm至10mm。另外，切口22与瞳孔21之间的距离没有特别限制，例如切口22可以与瞳孔21相距3mm至8mm。

在一般情况下，例如对于视网膜色素变性(RP)和老年黄斑变性(AMD)等病患者，因视网膜色素变性(RP)和老年黄斑变性(AMD)而造成感光细胞的衰退或死亡，也即正常的视觉通路因感光细胞病的病变而受到阻碍，无法将正常进入眼内的光被转变成电信号，导致患者丧失视觉。在本实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置1中，刺激电极结构12的刺激端12c(电极阵列124)产生电刺激信号(例如发放双向脉冲电流信号)对视网膜神经节细胞或双极细胞进行刺激(参见图3)。由于大部分视网膜色素变性(RP)和老年黄斑变性(AMD)患者除了感光细胞外的其他视觉通路大多得到完好保留，因此，神经节细胞或双极细胞被刺激后，该电刺激信号经由保留完好的下游视觉通路(视神经)传递至大脑皮层并产生光感，从而能够部分恢复病人的视觉。

另外，尽管上面的示例示出了刺激电极结构12的刺激端12c贴合于视网膜之上，但是本实施方式的刺激电极结构12的植入位置不限于上述“视网膜上(epiretinal)”的示例。在另外一些示例中，刺激电极结构12的刺激端12c也可以以“视网膜下(subretinal)”的方式布置，也即刺激端12c可以布置在感光细胞与脉络膜之间。另外，在其他一些示例中，刺激电极结构12的刺激端12c也可以布置在脉络膜之下，并且位于脉络膜与巩膜之间。

再次参考图1，如图1所示，基体10可以呈非闭环状。换言之，基体10并非完全环绕眼球2且闭合的环状，而是仅覆盖眼球2的一部分的非闭环的形状。基体10覆盖在眼球2外并固定于眼球2。

在本实施方式中，基体10可以以缝合或粘接的方式固定于眼球2。具体而言，在一些示例中，基体10可以通过缝合的方式即通过基体10上的缝合孔缝合于眼球2的巩膜外，从而固定于眼球2的外表面。在另外一些示例中，基体10可以通过粘接的方式例如通过在基体10与眼球2之间涂覆生物胶等而固定于眼球2的外表面。

另外，在一些示例中，基体10形状可以为约四分之一圆弧的带状，即基体10沿着眼球2的外表面呈带状延伸。在一些示例中，呈带状的基体10可以沿着与瞳孔21的外周方向大致平行的方向布置在眼球2的外表面，也即带状的基体10沿着与瞳孔21的外周方向大致平行的方向延伸。

优选地，基体10可以与眼球2的外轮廓匹配。由此，能够使基体10无缝隙地贴合在眼球2的外表面并且固定在眼球2的外表面。具体而言，固定在眼球2的外表面的基体10可以与眼球2的外轮廓曲率匹配。这里，固定有眼球2的外轮廓的曲率例如为靠近眼球2的最大直径部分的曲率。

另外，在本实施方式中，基体10为绝缘体。基体10的构成材料没有特别限制，可以由硅胶等构成。例如，基体10可以由硅胶注塑成型而成。在这种情况下，由于硅胶具有良好的柔软性和生物兼容性，因此，能够使基体10更好贴合于眼球2并适合于长期植入在眼内。

在本实施方式中，如图1所示，电子封装体11安装于基体10上。在一些示例中，例如在基体10上设置有用于安装电子封装体11的胶套，电子封装体11通过置入该胶套而安装于基体10上，此时该胶套可以至少覆盖了电子封装体11的一部分。进一步地，为了将电子封装体11牢固地安装在基体10上，也可以在电子封装体与基体10之间涂覆具有生物兼容性的粘接剂。这里，粘接剂没有特别限制，可以为硅树脂、环氧树脂等。

另外，本实施方式所涉及的电子封装体11至少具有用于处理电信号的处理电路(未图示)。具体而言，电子封装体11可以包括密封壳体11a以及容纳在密封壳体11a内的基板11b(参见稍后描述的图7)。在一些示例中，密封壳体11a由生物兼容性良好的金属例如钛、钛合金等构成，由此形成兼具气密性和生物兼容性良好的壳体，以有利于密封壳体11a长期植入在眼内。

另外，在一些示例中，容纳在密封壳体11a内的基板11b可以包括印刷电路板(PCB)以及设置在印刷电路板上的电阻、电感、电容等电子元件和专用集成电路(ASIC)、微型处理器等，由此基板11b形成有上述具有用于处理电信号的处理电路。

在本实施方式中，密封壳体10的外形优选为圆柱状，但本实施方式并不限于此，在一些示例中，密封壳体10的外形也可以呈方柱状。另外，密封壳体10的外形还可以采用其他合适的形状。

另外，在一些示例中，密封壳体10的底部具有多个馈通孔以及填充多个馈通孔的多个馈通电极(未图示)。这些馈通电极与稍后描述的刺激电极结构12的基端12a(具体是焊盘阵列125)电连接。在本实施方式中，电子封装体1的馈通电极的数量包括刺激电极结构12的刺激端12c的电极阵列124的数量(也可称为“电极刺激通道”)和稍后描述的回路电极120的数量。

在本实施方式中，如图2所示，接收天线13可以嵌入于基体10的内部。也即，接收天线13被埋入到基体10的内部，从而使接收天线13能够与外部电绝缘，确保接收天线13的可靠性。

另外，接收天线13是由金属线卷绕而成的二维线圈。在上述的示例中，当基体10呈带状结构时，接收天线13沿着带状的延伸方向布置，由此能够提高接收天线13的线圈面积，提高接收天线13的接收效率。

另外，从传输效率和生物兼容性的角度看，接收天线13的金属线圈优选由金等制成。另外，接收天线16的卷绕方式没有特别限制，例如可以为呈螺旋状卷绕的二维线圈。

另外，作为二维线圈的接收天线13可以与基体10的曲率相匹配。也即，在本实施方式中，基体10以匹配眼球2的曲率的方式覆盖在眼球2的外表面上。在这种情况下，接收天线13也相应地跟随基体10弯曲。通过这样的设计，即使安装有本实施方式所涉及的植入装置1的患者在使用时左右转动眼睛而稍微移动基体10的位置，接收天线13也能够有效地接收由发射天线33(参见稍后描述的图9)传送的外部信号。

另外，在本实施方式中，接收天线13通过无线耦合的方式例如可以从体外设备(具体是稍后描述的发射天线33)接受能量信号和数据信号。这些能量信号或数据信号(包括图像信息)被接收天线13接收后，被传送至电子封装体11。在这种情况下，电子封装体11内部的处理电路获得上述能量信号作为供电电源，并且对所接收的数据信号进行处理，由此产生能够用于对视网膜的神经节细胞或双极细胞进行刺激的电刺激信号。

如上所述，电子封装体11与刺激电极结构12和接收天线13均电连接，由此，形成了从接收天线13到电子封装体11再到刺激电极结构13电连接通路。在一些示例中，刺激电极结构12(基端12a)和接收天线13可以分别分布在例如带状基体10的两侧。通过使刺激电极结构12(基端12a)和接收天线13分布在基体10的两侧，能够抑制接收天线13与电子封装体11(特别是内部电路)之间的干扰。

在电子封装体11中，电子封装体11将从接收天线13所接收到的信号(例如数据信号)转化为电刺激信号。该电刺激信号经由上述的馈通电极而被传送至刺激电极结构12，刺激电极结构12将电刺激信号从基端12a经由电子线缆12b而传至刺激端12c，由此，通过贴合于视网膜的刺激端12c对神经节细胞或双极细胞进行刺激，从而使患者产生光感。

以下，对本实施方式所涉及的刺激电极结构12更详细地进行说明。图4示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置1的刺激电极结构12展开时的立体结构图。图5示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的刺激电极结构一侧(以下称“背面侧”，参见图4的D2)的示意图。图6示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的刺激电极结构另一侧(以下称“正面侧”，参见图2的D1)的示意图。图7示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的刺激电极结构的截面的示意图。

在图5和图6中，为了方便说明，图示中省略了电子封装体11。另外，在本说明书中，令刺激电极结构12的包括电极阵列124的一侧为“正面侧”即D1，另一侧(即包括回路电极120的一侧)为“背面侧”D2。

在本实施方式中，如图4和图5所示，刺激电极结构12包括基端12a、电子线缆12b和刺激端12c。具体而言，基端12a和刺激端12c分别设置在刺激电极结构12的两端，电子线缆12b连接(电连接)基端12a与刺激端12c。在这种情况下，基端12a所接收到的电刺激信号能够顺利地从基端12a沿着电子线缆12b传到刺激端12c，从而对视网膜的神经节细胞或双极细胞进行刺激。

如图4所示，刺激电极结构12的基端12a与电子封装体11连接。具体而言，如上所述，在一些示例中，刺激电极结构12的基端12a的焊盘阵列125与电子封装体11的馈通电极连接。另外，刺激电极结构12的电子线缆12b和刺激端12c从基体10的固定有电子封装体11位置引出。

在一些示例中，刺激电极结构12可以呈长条状。进一步地，在一些示例中，长条状的刺激电极结构12可以与带状的基体10的延伸方向大体正交。在这种情况下，通过将基体10与刺激电极结构12相互正交，不仅能够节约植入空间，而且通过基体10在眼球2上的固定位置也能够限制刺激电极结构12大体的植入方位和位置。

在本实施方式中，在将基体10例如通过缝合的方式固定在眼球2的外表面上之后，刺激电极结构12可以经由眼球2上的切口22而进入所要植入的位置例如黄斑区(视网膜中央凹)。

这里，基端12a的焊盘阵列125的焊盘125a数量没有特别限制，例如可以为呈5行4列排列的具有20个焊盘125a的焊盘阵列125(参见图5)。通过基端12a的焊盘阵列125，刺激电极结构12的基端12a能够与电子封装体11的馈通电极连接，由此，能够将由电子封装体11处理后的信号顺利地传输到刺激电极结构12。

另外，焊盘阵列125的数量应该包含上述电极阵列124的电极数量以及回路电极120的电极数量。换言之，焊盘阵列125的数量应该大于或等于电极阵列124的电极数量与回路电极120的电极数量之和。

如上所述，在刺激电极结构12中，基端12a可以用于接收电刺激信号。具体而言，如图5所示，基端12a可以具有用于接收由电子封装体11输出的电刺激信号(例如双向的电流脉冲信号)的焊盘阵列125。也即，基端12a的焊盘阵列125与电子封装体11电连接，并接收从电子封装体11发送的刺激信号(例如电流脉冲)。在一些示例中，基端12a可以制作为矩形或圆形等薄片状。

另外，刺激电极结构12的刺激端12c可以包括排布有多个刺激电极124a的电极阵列124(参见图6)。这里，电极阵列124中的刺激电极124a的数量没有特别限制，例如可以为呈4行4列排列的16个刺激电极124a。

在本实施方式中，刺激电极124a的构成材料没有特别限制，例如电极124a可以由选自金、铂、铱及其合金当中的至少一种构成。

另外，如图6所示，刺激端12c还可以设置有贯通孔126。也即，贯通孔126贯穿了刺激端12c，由此，利用例如医用钛钉等通过该贯通孔126将刺激电极结构12(主要是刺激端12c)固定于眼球2内的植入位置例如黄斑区，并贴近于视网膜。

另外，刺激电极结构12具有可挠性。在这种情况下，刺激电极结构12能够容易地弯折并经由眼球2的切口22进入眼球2的玻璃体23腔内，以贴近于植入位置例如黄斑区(参见稍后描述的图8)。

在本实施方式中，电子线缆12b包括与基端12a和刺激端12c电连接的电极引线、以及覆盖该电极引线的具有生物兼容性的柔性绝缘层(参见图7)。该电极引线用于将刺激信号从基端12a传递到刺激端12c。另一方面，柔性绝缘层将电极引线包裹于其中，避免电极引线与眼球的其他部位接触。

另外，柔性绝缘层呈柔性薄膜状。在一些示例中，柔性绝缘层可以作为承载体，并且还可以延伸以承载刺激电极结构12内的电极引线、电极阵列124和焊盘阵列125。也即，刺激电极结构12的主体由柔性绝缘层构成，电极引线、电极阵列124和焊盘阵列125被柔性绝缘层覆盖，并且电极阵列124和焊盘阵列125暴露于柔性绝缘层。

在一些示例中，电极阵列124可以设置在刺激电极结构12的正面侧(参见图4的D1)，而回路电极120可以设置在刺激电极结构12的背面侧(参见图4的D2)。也即，电极阵列124和回路电极120分别位于刺激电极结构12的两个相对的表面。然而，本实施方式并不限于此，在另外一些示例中，例如电极阵列124和回路电极120也可以位于同一侧。

另外，本实施方式所涉及的柔性绝缘层可以由选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氯代对二甲苯(Parylene C)、聚酰亚胺(Polyimide)当中的至少一种构成。

如上所述，在将本实施方式的人工视网膜的植入装置1植入在眼球时，刺激端12c经由眼球2上的切口22而进入眼球2的玻璃体23腔内，从而刺激端12c贴近于眼球2内的视网膜(参见图3)。由此，刺激端12c的电极阵列124能够贴近于眼球2内的视网膜，并且能够对视网膜的神经节细胞或双极细胞发放电刺激信号进行刺激。

在本实施方式中，如图4和图5所示，回路电极120可以布置有多个，并且多个回路电极120可以沿着电子线缆12b的延伸方向间隔分布。例如，在一些示例中，在刺激电极结构12的电子线缆12b上，设置有三个回路电极即回路电极121、回路电极122和回路电极123。另外，这三个回路电极121,122,123沿着电子线缆12b的延伸方向间隔分布。

如上所述，回路电极120(回路电极121、回路电极122和回路电极123)也经由电子封装体11的馈通电极而与电子封装体11电连接。在这种情况下，当需要对视网膜的神经节细胞或双极细胞进行刺激时，刺激电极结构12的刺激电极124a能够与回路电极120形成刺激回路。

在本实施方式中，回路电极120被上述柔性绝缘层覆盖，并且回路电极120(在本实施方式中回路电极121,122,123)暴露于柔性绝缘层。

另外，在一些示例中，进入眼球2的玻璃体23腔内的回路电极120可以朝向眼球2的内侧。也即，回路电极120分布在电子线缆12b上远离视网膜的一侧(背面侧)。在这种情况下，远离视网膜的回路电极120能够抑制在靠近视网膜的附近与刺激电极124a形成刺激通路，由此能够抑制回路电极120与刺激电极124a所形成的刺激通路对视网膜其他位置的不良影响，由此，能够提高对神经节细胞或双极细胞的刺激效果。

另外，回路电极120的面积可以大于刺激电极124a的面积。在这种情况下，回路电极120的面积大于刺激电极124a的面积，由此能够在回路电极120与刺激电极124a形成刺激通路时提高回路电极容纳电子的能力。

另外，回路电极120可以由选自金、铂、钛、铱、氮化钛、氧化铱及它们的合金当中的至少一种构成。在这种情况下，能够提高回路电极120的使用寿命和生物兼容性。

另外，在一些示例中，设置在电子线缆12b中的回路电极121、回路电极122和回路电极123可以分别独立工作，即作为相互独立的回路电极。另外。在另外一些示例中，设置在电子线缆12b中的回路电极121、回路电极122和回路电极123可以串联而形成相连接的回路电极120。由此，能够进一步提高回路电极120的电子容纳能力。

图8示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜1的刺激电极结构12植入到眼球2内的状态示意图。

在本实施方式所涉及的人工视网膜的植入装置1中，如图8所示，由电子封装体11产生的刺激信号(例如双向电流脉冲信号)经由例如刺激电极结构12而对视网膜神经节细胞或双极细胞进行刺激，由此，能够代替由于视网膜色素变性及老年黄斑变性造成视网膜损伤的感光细胞的功能，部分地恢复病人的视觉。

在本实施方式中，在电子线缆12b上，布置有回路电极120。在将电子线缆12b穿过眼球2上的切口22而进入眼球2内时，回路电极120位于眼球2的玻璃体23腔内。其中，图8中的符号S指示了回路电极120的大致位置。

具体而言，在将刺激电极结构12植入到眼球2内时，布置在刺激电极结构12的电子线缆12b上的回路电极120位于眼球2的玻璃体23腔内。也即，在在将刺激电极结构12的刺激端12c固定于视网膜并贴近于视网膜时，布置在电子线缆12b上的回路电极120(具体包括回路电极121、回路电极122和回路电极123)位于眼球2的玻璃体23腔内。由于刺激电极结构12的刺激端12c也位于眼球2内贴近视网膜的位置，因此，由刺激电极结构12的刺激端12c(电极阵列124)与回路电极120形成的刺激回路基本被限制在眼球2玻璃体23腔内，并且由刺激电极与回路电极所形成的刺激回路避开了有可能被误刺激的神经组织例如面部神经等，由此能够抑制刺激电极结构对组织造成不必要的神经电刺激，确保人工视网膜的使用安全。

在本实施方式中，刺激电极结构1的包含刺激电极124a的刺激端12c被放置于视网膜的植入部位例如靠近视网膜中央凹。

一般认为，视网膜中央凹处的每一个感受器均与一个单独的双极细胞相连，而该双极细胞又是与一个单独的神经节细胞相连。因此，中央凹区域的每个视锥细胞都有一条直接到大脑的通路，这条通路给大脑提供了输入的精确位置。因此，将本实施方式所涉及的刺激电极结构12的刺激端12c贴合于视网膜中央凹区域，能够更加有效地提高刺激电极结构对视网膜的刺激效率。

另外，由多个刺激电极124a构成的电极阵列124可以与视网膜的植入部位例如视网膜中央凹附近的曲率匹配。在这种情况下，能够使多个刺激电极124a与视网膜更好地贴合，对视网膜产生更加有效的刺激。

一般而言，在植入装置1进行植入手术前，眼球2内的玻璃体23由无色透明胶状体构成。玻璃体23充满于晶状体24与视网膜之间，具有屈光、固定视网膜等作用。由于玻璃体23内没有血管，其所需的营养来自房水和脉络膜，因此玻璃体23的代谢缓慢，不能再生，若玻璃体23有缺损，则其空间将由房水填充。因此，在一些示例中，在植入手术时一边对玻璃体23腔内的玻璃体进行抽取一边注射替代物例如硅油，则此时眼球内的玻璃体将被取出，并被取出的玻璃体留下的空间由注射的替代物填充。术后不久通过代谢玻璃体23腔内将逐渐由房水填充。

在刺激电极结构12沿着眼球2的切口22进入眼球2内之后，刺激电极结构12的刺激端12c被移动到视网膜的黄斑区域(这里，手术过程省略)。接着，通过例如医用钛钉等将经由设置在刺激端12c的贯通孔126而将刺激端12c固定视网膜上并贴近于视网膜，从而刺激端12c的电极阵列124能够贴近于视网膜。如图8所示，刺激端12c的电极阵列124被贴合于黄斑区域(视网膜中央凹处)。在一些示例中，刺激电极124a能够发放例如双向脉冲电流信号作为电刺激信号。这里，术后刺激电极124a与植入部位之间的缝隙存在着组织液(例如房水)，由刺激电极124a发放的电刺激信号会经由该组织液传导而对视网膜的神经节细胞或与神经节细胞邻近的双极细胞进行电刺激。神经节细胞或双极细胞受到刺激后，所形成的刺激信号经由视觉通路在大脑皮质层中形成光感。

在本实施方式中，一方面刺激端12c的刺激电极124a与电子线缆12b的回路电极120形成刺激回路，从而能够对视网膜的神经节细胞或双极细胞进行有效电刺激；另一方面，回路电极120(具体是回路电极121、回路电极122和回路电极123)被限制在眼球2的玻璃体23腔内，因此，由刺激端12c的刺激电极124a与电子线缆12b的回路电极120形成的刺激回路基本被限制在眼球2的玻璃23的腔内，由此能够防止产生现有技术所出现的不利影响例如面部抽搐等不良作用。

以下，简单地描述本实施方式所涉及的刺激电极结构12的制作方法。在下面的描述中，对于常规的微电子或MEMS制造工艺，由于属于本领域技术人员熟知的技术，因此在这里不再赘述。

首先，通过常规薄膜工艺形成例如由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氯代对二甲苯(Parylene C)或聚酰亚胺(Polyimide)构成基底层(步骤S1)。这里的薄膜工艺例如可以为化学气相沉积等。在步骤S1中，所制作的基底层的厚度例如为10μm至100μm。

接着，在基底层上形成金属布线(步骤S2)。在基底层形成金属布线的方法例如包括形成溅射、电镀或无电镀、蒸镀等，接着进行蚀刻来形成特定的布线图案。这里，布线图案例如包括了阵列体的部分的分布图案。

接着，在具有金属布线图案的基底层上，再次利用薄膜工艺等形成例如由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚氯代对二甲苯(Parylene C)或聚酰亚胺(Polyimide)覆盖层(步骤S3)。

然后，在覆盖层形成开孔，使需要形成刺激电极的部位露出(步骤S4)。这里，基底层与覆盖层一同形成柔性绝缘层。

最后，通过电镀或无电镀的方式在需要形成刺激电极的位置形成具有三维形状的刺激电极(步骤S5)。这里，通过控制电镀或无电镀的时间，可以控制三维刺激电极所形成的电极高度。一般而言，通过统一控制所有刺激电极的形成时间，可以形成具有大致相同高度的三维刺激电极。

以下，说明本发明的实施方式所涉及的刺激电极结构2应用于人工视网膜的例子。

图9示出了本发明的实施方式所涉及的人工视网膜的示意图。如图9所示，作为人工视网膜(有时也称“人工视网膜系统”)，除了上述所提到的人工视网膜的植入装置1之外，还包括体外的部分即体外设备3。也即，人工视网膜(或称“人工视网膜系统”)包括人工视网膜的植入装置1和体外设备3。在本实施方式所涉及的人工视网膜中，植入装置1与体外设备3可以经由无线方式耦合。也即，人工视网膜的植入装置1与体外设备3可以经由接收天线11与发射天线33进行耦合。

在本实施方式中，体外设备3包括摄像装置31、视频处理装置32和发射天线33。摄像装置31用于捕获视频图像，并且将视频图像转换成视觉信号。在一些示例中，摄像装置31可以为具有摄像功能的设备例如摄像机、照相机等。另外，为了方便使用，可以将体积较小的摄像机设计在眼镜上，病人也可以通过佩戴轻便的具有摄像功能的眼镜作为摄像装置31来捕获视频图像。另外，摄像装置31也可以用谷歌

等来实现。

视频处理装置32与摄像装置31连接。视频处理装置32具有供电电源。例如该供电电源可以将能量经由稍后描述的发射天线传给体内的植入装置1，从而植入装置1获得供电。另外，由摄像装置31捕获的图像被传给视频处理装置。视频处理装置32将由摄像装置31获得的视觉信号进行处理。

发射天线33将由视频处理装置32提供的能量信号和处理后的视觉信号(也称“数据信号”)发送给人工视网膜植入装置1的接收天线11。接着，接收天线3再将由接收天线11接收的数据传输给后续的电子封装体进行处理，最后将由电子封装体12产生的电刺激信号传输到电极阵列124的刺激电极124a，从而能够对视网膜的神经节细胞或双极细胞进行刺激。

虽然以上结合附图和实施例对本发明进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本发明。本领域技术人员在不偏离本发明的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本发明进行变形和变化，这些变形和变化均落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

包括：

基端，其用于接收电刺激信号；

刺激端，其具有多个刺激电极；以及

电子线缆，其连接所述基端与所述刺激端，并且

在所述电子线缆上，布置有回路电极，所述回路电极位于眼球的玻璃体腔内，所述刺激电极与所述回路电极形成位于所述玻璃体腔内的刺激回路。

2.如权利要求1所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

所述回路电极朝向所述眼球的内侧。

3.如权利要求1或2所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

所述回路电极布置有多个，并且该多个所述回路电极沿着所述电子线缆的延伸方向间隔分布。

4.如权利要求1所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

在所述刺激端，还设置有贯通孔。

5.如权利要求1所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

所述电子线缆包括与所述基端和所述刺激端电连接的电极引线、以及覆盖所述电极引线的具有生物兼容性的柔性绝缘层。

6.如权利要求5所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

所述柔性绝缘层呈柔性薄膜状。

7.如权利要求6所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

所述柔性绝缘层由选自硅胶、聚对二甲笨、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚乙烯醇当中的至少一种构成。

8.如权利要求1所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

所述回路电极的面积大于所述刺激电极的面积。

9.如权利要求1所述的人工视网膜的刺激电极结构，其特征在于，

所述回路电极由选自金、铂、钛、铱、氮化钛当中的至少一种构成。

10.一种人工视网膜，其特征在于，

包括：

植入装置，其具有权利要求1至9中的任一项所述的人工视网膜的刺激电极结构、电子封装体和接收天线，所述刺激电极结构和所述接收天线均连接于所述电子封装体；

摄像装置，其用于捕获视频图像，并且将所述视频图像转换成视觉信号；

视频处理装置，其与所述摄像装置连接，具有供电电源并且对所述视觉信号进行处理；以及

发射天线，其将由所述视频处理装置提供的能量信号和处理后的所述视觉信号发送给所述接收天线，

所述植入装置的所述电子封装体将所接收的所述视觉信号转换成电刺激信号，从而通过所述刺激电极结构的所述刺激端对所述视网膜的神经节细胞或双极细胞进行刺激而产生光感。

Images