用于视网膜假体的蜂窝形电神经接口.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113677389A(43)申请公布日2021.11.19(21)申请号202080025176.6(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公(22)申请日2020.03.25司31100代理人付尉琳张鑫(30)优先权数据62/823,3952019.03.25US(51)Int.Cl.A61N1/05(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日A61N1/36(2006.01)2021.09.27A61F9/007(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2020/0246192020.03.25(87)PCT国际申请的公布数据WO2020/198305EN2020.10.01(71)申请人小利兰·斯坦福大学托管委员会地址美国加利福尼亚州(72)发明人D·V·帕兰克T·弗洛斯权利要求书1页说明书11页附图7页(54)发明名称用于视网膜假体的蜂窝形电神经接口(57)摘要我们提供了用于神经细胞刺激的电极阵列的3D配置，被设计用于最大限度地利用视网膜细胞到视网膜下空间中的空隙中的迁移。每个像素周围的壁垂直地对齐电场，匹配视网膜中的双极细胞的方向，并且由此降低刺激阈值。这些壁还将场穿透深度与像素宽度分离，从而能够将像素尺寸减小到细胞尺寸。内部视网膜细胞迁移到电极空腔中，从而实现非常有效的刺激。由于电场沿空腔的一维排列，刺激阈值电流密度不会随着像素尺寸的减小而显著增加，这与平面阵列中看到的二次增加不同。CN113677389ACN113677389A权利要求书1/1页1.一种用于神经细胞的电刺激的装置，所述装置包括：空腔阵列，被配置为允许神经细胞在所述空腔内迁移；其中每一个空腔具有底板和导电壁；其中每一个空腔具有设置在其底板上的第一电极；其中每一个空腔具有设置在其壁的顶部上并且与其对应的底板电极垂直分离的第二电极；其中在所述装置的运行期间，离子电流流过所述空腔的内容物；其中在每个空腔中，第二电极电容大于导电壁电容，由此所述第二电极相对于所述导电壁的侧面优先收集所述离子电流。2.如权利要求1所述的装置，其中所述空腔的深度在10μm和100μm之间。3.如权利要求1所述的装置，其中所述空腔的宽度在5μm和100μm之间。4.如权利要求1所述的装置，其中所述空腔的深度大于所述空腔的宽度。5.如权利要求1所述的装置，其中所述空腔阵列是周期性的。6.如权利要求5所述的装置，其中所述空腔是六边形。7.如权利要求1所述的装置，其中所述神经细胞是视网膜细胞。8.如权利要求1所述的装置，其中在操作中，所述空腔的第一电极处的注入电荷密度在0.1mC/cm2和10mC/cm2之间。9.如权利要求1所述的装置，其中所述第二电极的每单位面积电容比所述导电壁的每单位面积电容大至少100倍。10.一种用于神经细胞的电刺激的装置，所述装置包括：空腔阵列，被配置为允许神经细胞在所述空腔内迁移；其中每一个空腔具有底板和电绝缘壁；其中每一个空腔具有设置在其底板上的第一电极；其中所述装置具有设置在所述空腔阵列的外部的公共返回电极；其中在所述装置的运行期间，离子电流流过所述空腔的内容物；由此所述电绝缘壁通过迫使所述离子电流在所述空腔内垂直行进来提高刺激效率并减少所述装置的相邻空腔之间的串扰。11.如权利要求10所述的装置，其中所述空腔的深度在10μm和100μm之间。12.如权利要求10所述的装置，其中所述空腔的宽度在5μm和100μm之间。13.如权利要求10所述的装置，其中所述空腔的深度大于所述空腔的宽度。14.如权利要求10所述的装置，其中所述空腔阵列是周期性的。15.如权利要求14所述的装置，其中所述空腔是六边形。16.如权利要求10所述的装置，其中所述神经细胞是视网膜细胞。17.如权利要求10所述的装置，其中在操作中，所述空腔的第一电极处的注入电荷密度在0.1mC/cm2和10mC/cm2之间。2CN113677389A说明书1/11页用于视网膜假体的蜂窝形电神经接口技术领域[0001]本发明涉及神经细胞的电刺激。背景技术[0002]用于视觉假体的常规刺激阵列具有有源电极和返回电极的平面配置。这种平面配置在缩放假体以具有足够小且密集的像素以提供有用的视敏度方面造成了严重的困难。随着像素尺寸的减小，存在两个主要困难：相邻像素之间的串扰增加和像素刺激阈值的增加(即获得细胞反应所需的电流密度)。随着像素尺寸减小增加刺激阈值特别麻烦，因为在视网膜植入物的理想像素尺寸下，所需的电流密度在生物学上变得不安全。因此，减轻平面刺激阵列的这些限制将是本领域的进步。发明内容[0003]我们提供了电极阵列的新颖的3D配置，被设计用于最大限度地利用视网膜细胞到视网膜下空间的空隙中的