柔性神经微电极阵列设计及微加工工艺研究
植入式柔性神经微电极的微纳制备与光电集成技术研究
植入式柔性神经微电极的微纳制备与光电集成技术研究植入式柔性神经微电极的微纳制备与光电集成技术研究摘要：随着神经科学研究的进步，植入式神经微电极已经成为研究神经系统的重要工具。
然而，传统的神经微电极存在着材料刚性、对生物组织损伤大、信号稳定性等问题。
因此，研究柔性神经微电极成为了当前的热点。
本文介绍了植入式柔性神经微电极的微纳制备技术，主要包括纳米材料的合成、微细加工技术、材料表面改性等方面。
同时，我们还介绍了光电集成技术在柔性神经微电极中的应用，包括光纤耦合和光学成像等方面。
最后，本文以植入式神经微电极在Parkinson's病患者治疗中的应用为例，论述了植入式神经微电极材料和制备技术的关键问题，并对未来发展进行了展望。
关键词：神经科学，植入电极，柔性材料，微纳制备，光电集成技术一、引言神经系统体系的研究一直是科学家们的热点问题，特别是对于人类大脑的认知以及一系列神经系统疾病的治疗。
植入式神经微电极成为了这一研究领域中的重要工具，因为它可以在实验对象体内直接接触神经元，获取神经元活动的信息，从而获得神经系统体系的结构和功能的相关数据。
但是，传统神经微电极由于材料刚性、对生物组织损伤大、信号稳定性等问题，限制了其在神经科学研究领域的应用。
因此，柔性神经微电极成为了当前的研究热点。
二、植入式柔性神经微电极的微纳制备技术1、纳米材料的制备柔性材料的制备是植入式柔性神经微电极制备的关键步骤，常用的柔性材料有聚合物、碳纳米管、金属纳米线、导电高分子等。
其中，碳纳米管因其良好的导电性和柔性特性，成为了柔性神经微电极的材料之一。
针对碳纳米管的制备，可以采用化学气相沉积、物理气相析出、化学还原法、碳化等方法。
此外，还可以将碳纳米管与其他纳米材料如金属纳米粒子、有机高分子等复合，以进一步提高柔性神经微电极的导电性和柔性性能。
2、微细加工技术微细加工技术包括微纳加工技术和生物加工技术。
其中，微纳加工技术主要包括光刻、薄膜沉积、等离子体刻蚀等。
一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用[发明专利]
![一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d30dad7ee418964bcf84b9d528ea81c759f52e72.png)
(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 (43)申请公布日 (21)申请号 202010768290.X(22)申请日 2020.08.03(71)申请人 南方科技大学地址 518055 广东省深圳市南山区西丽学苑大道1088号(72)发明人 蒋兴宇 董瑞华 (74)专利代理机构 北京品源专利代理有限公司11332代理人 潘登(51)Int.Cl.A61B 5/04(2006.01)A61B 5/0478(2006.01)A61B 5/00(2006.01)(54)发明名称一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种柔性微电极阵列及其制备方法和应用，所述柔性微电极阵列包括柔性聚合物基底和设置于所述柔性聚合物基底上的液态金属电极阵列；所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中；所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线；所述电极位点的表面设置有贵金属层，所述导线的表面设置有绝缘层。
所述柔性微电极阵列具有良好的柔性可拉伸性、细胞相容性和稳定性，能够与神经细胞界面更好地贴合，实现神经元细胞的长期稳定培养和信号实时检测，提高了神经电生理信号检测的灵敏度和质量。
所述柔性微电极阵列的制备工艺简单，能够实现批量生产和优化设计，具有广阔的应用前景。
权利要求书2页 说明书7页 附图5页CN 111920404 A 2020.11.13C N 111920404A1.一种柔性微电极阵列，其特征在于，所述柔性微电极阵列包括柔性聚合物基底和设置于所述柔性聚合物基底上的液态金属电极阵列；所述液态金属电极阵列的材料嵌入所述柔性聚合物基底中；所述液态金属电极阵列中的每一个电极包括电极位点、接口以及连接所述电极位点和接口的导线；所述电极位点的表面设置有贵金属层，所述导线的表面设置有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的柔性微电极阵列，其特征在于，所述液态金属电极阵列的材料包括镓铟合金、镓铟锡合金、铋锡合金或铋锡铅铟合金中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述液态金属电极阵列的厚度为500～2000nm；优选地，所述柔性聚合物基底的材料包括聚二甲基硅氧烷、聚乳酸、聚酰亚胺、聚乳酸-乙醇酸共聚物或聚己内酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述柔性聚合物基底的厚度为50～200μm。
基于Parylene的柔性神经微电极的研制和表征
Ｎａ ｏ ｓｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ｉｏｏ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ Ｓ ａ ｇ ａ ０ ０ ０， ｉ ａ ｎ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｔｎ ｉｅ ｓｔ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ３ Ｃｈ ｎ ； ｎ ｙ Ｊ ｙ， ２
’ｅ ｌ Ｄ ｖｅ ｐｍ ｅ － ａ ｌ ｃ ｒ ｃ・ ｒ ａ・ ｎ ｒ Ｉ ● ｌ 一 ｏ ｎｔ ｎｄ ｈａ ａ ｔ ｌ ｔ ｏｎ 一ｅ ＿ Ｉ ｉ ｅ ｚ － Ｏ － Ｉ Ｘｌ ｅ ’１ ｂ
Ｐａ ｙ ｅ ． ａ ｅ ｅ ｒ ｌｍ ｉ ｒ ｅ ｅ ｔ ｏ ｓ ｒ ｌｎｅ ｂ ｓ ｄ ｎ ｕ ａ ｃ ｏ ｌｃ ｒ ｄｅ
（． １ 上海 交通大 学 微教育部重点实验室 ， 上海 ２ ０ ３ ； ００ ０ ２ 上海交通大学 生命科学技术学院 ， ． 上海 ２ ０ ３ ） ００ ０
摘
要 ：衬底集成 的微 电极是植入式微系统中的重要部件 ， 着对神经 进行 电刺激并 记录神经信 号的关 起
ｎ） 相位延迟小（－ ０ ） 适于用作视 网膜修 复。 ， ２。， 关键 词 ：柔性基底 ； 神经微 电极 阵列 ；聚对二甲苯 ； 微细加工 中图分类号 ：Ｔ ２ ２３ Ｐ １ ． 文献标识 码 ：Ａ 文章编号 ：１０ － ７ ７ ２ ０ ）０ ０ ０ －０ ０ ０ ９ ８ （０ ７ １ － １ １ ２
Ｌ ０ ，Ｈ Ｉ ｈ ｎ ， Ｕ Ａ — ｎ ， Ｉ Ｇ Ｙ — ｅ ，Ｒ Ｎ Ｑｕｓｉ Ｉ Ｕ ｕ Ｘ ｉａ Ｘ Ｎ ｕｍ ｉ Ｅ ｉ—ｈ Ｂ Ｃ ｌ
基于柔性衬底的三维生物刺激微电极阵列研究
ｉ ｌ ｎａ ｌ ａ ｔ ｃ ａ ｒｔ ａ Ｎｏ ． ｉ ｃ ｎ ＭＥ ｅ ｈ ｉ ｕ ａ ｐ ｌ ｄ Ｏ ｆ ｂ ｃ ｔ ｈ ｌｘ ｂｅ ｍｉｒｅ ｅ ｔ ｅ ｗ ｔ ｍｐ ａ ｔｂ ｅ ｒ ｆ ｉｌ ｅｉ ． ｎ ｓｌ ｏ ＭＳ ｔ ｃ ｎｑ ｅ ｗ ｓ ａ ｐｉ ａ ｒ ａｅ ｔｅ ｆ ｉ ｌ ｅ ｏ ｌ ｃｒ ｉ ｉ ｉ ｎ ｉ ｅ ｉ ｅ ｄ ｏ ｈ ｔｅ ｈ ｉ ｈ ｆ８ ｍ． ｉｈ ｉ ａｓ ｉ． ｏ ａ ｉｌ ｎ ｈ ｍｉａ ｔ ｂｅ Ｔ ｅ ｍｉｒ ｅｅ ｔ ｄ ｓｔ ｅ ｅｅ ｅ ｒ ｍ ｈ ｅｇ ｔ ０Ｉ ｗｈｃ ｓ ｌ ｏ ｂ ｏ ｃ ｍｐ ｔ ｅ ａ ｄ ｃ ｅ ｃ ｌｓａ ｌ ． ｈ ｅｏ ｌｅｒ ｅ ｗａ ｈ ｎ ｒ ｌａ ｄ ｆｏ ｏ ｘ ｂ ｏ ｓ ｓ ｂ ｔ ｔ ｙ Ｐ ＭＳ ｓ ｃ ｆ ｉｌ ｌｙ ｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ａ ｄ ｐ ｃ ａ ｅ ｙ ｐ ｌ ｉ ｄ ｎ ＤＭＳ Ａｕ Ｗａ ｌ ｔ ｐ ａｅ ｎ ｔ ｅ ｕ ｓ ａｅ ｂ Ｄ ａ ｒ ｃ ａ ａ ｅ ｒｃ ｓ ｎ ａ ｋ ｇ ｄ ｂ ｏ ｙｍｉ ｅ ａ ｄ Ｐ ｒ ｉ ｉ ． ｓ ｅｅｒ ｌｔ ｄ ｏ ｏ ｈ
１４ ３
传感器与微系统 （ ｒｎｄ ｃｒ ｎ ｃｏｙｔ ｅｈ ｏ ｇ ｓ Ｔａ ｓｕｅ ｄＭｉ ｓｓ ｍ Ｔｃｎｌ ｉ ） ａ ｒ ｅ ｏｅ
２１ ０ ０年 第 ２ ９卷 第 ５期
用于医疗诊断的微型高密度电极阵列的制备与性能研究
用于医疗诊断的微型高密度电极阵列的制备与性能研究微型高密度电极阵列是一种常用于医疗领域的先进技术，可以为医生提供精准的诊断信息。
该技术的制备和性能也一直是研究者们关注的焦点。
本文将探讨微型高密度电极阵列的制备过程以及其性能的研究进展。
一、微型高密度电极阵列制备过程微型高密度电极阵列的制备需要经过多个步骤。
首先，需要设计电极阵列的结构和排列方式，确定电极的尺寸和间距。
其次，需要通过光刻和蒸发等工艺在硅片上制备阵列的基底。
接下来是在基底上制备导电层，为电极的制备打下基础。
最后，通过化学电镀等方法制备出微型电极。
整个制备过程需要非常严谨的技术和设备，以保证电极阵列的精度和可靠性。
二、微型高密度电极阵列的性能研究1. 电极稳定性电极的稳定性是评价微型高密度电极阵列性能的重要指标之一，它直接关系到阵列在实际应用中的可靠性。
在电极配合生物材料后，需要对电极进行长时间的使用，因此，电极的稳定性尤为重要。
目前的研究表明，使用纳米结构表面处理和适宜的电极材料能够提高电极的稳定性。
2. 尺寸和形状对电极性能的影响由于电极的体积非常小，所以电极的尺寸和形状对其性能有重要影响。
一般来说，电极的尺寸越小，信号的灵敏度越高；而更具有复杂形状的电极则能够提供更多的生物学信息。
因此，研究者们需要不断地探索不同形状和尺寸的电极对生理数据的反应。
3. 信号质量和信噪比微型高密度电极阵列的最终目的是获取精准的生物数据，因此信号质量和信噪比尤为重要。
信号质量好，则能够更加准确地获取生物数据；而信噪比高，则能够降低因生物干扰带来的误差。
研究者们目前主要通过改进电极材料、增加多个电极和加强信号处理能力等方法，提高电极阵列的信号质量和信噪比。
4. 生物相容性由于电极需要与生物材料配合使用，因此电极的生物相容性是关键问题。
如果电极不相容，将会产生对生物样本的毒性和异物反应。
目前，研究者们采用生物友好材料，如TiN种植物材料和水杨酸盐涂层，来改善电极的生物相容性。
一种易释放的超薄柔性神经电极阵列及其制备方法[发明专利]
![一种易释放的超薄柔性神经电极阵列及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7cfa553f640e52ea551810a6f524ccbff121ca8d.png)
专利名称：一种易释放的超薄柔性神经电极阵列及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：康晓洋,张静,王爱萍,刘鲁生,王君孔帅
申请号：CN202210183433.X
申请日：20220228
公开号：CN114634151A
公开日：
20220617
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种易释放的超薄柔性神经电极阵列及其制备方法，本发明利用旋涂的聚苯乙烯磺酸钠PSS作为释放牺牲层，利用PSS的强亲水性，在释放器件时，更易于脱离衬底。
其所述的释放过程不涉及强酸、强碱等有害试剂。
在进行释放操作前与传统的微纳加工工艺兼容，包括兼容光刻、刻蚀、沉积等加工步骤。
通过在特定区域添加释放材料，能够大幅加快超薄柔性电极的释放时间，保护柔性电极的完整性。
本发明操作简便，易释放出不同尺寸的超薄柔性神经电极阵列。
申请人：复旦大学
地址：200433 上海市杨浦区邯郸路220号
国籍：CN
代理机构：上海正旦专利代理有限公司
代理人：王洁平
更多信息请下载全文后查看。
阵列微电极
阵列微电极阵列微电极是一种新型的微电子学器件，它由多个微电极组成，可以同时测量多个信号。
这种器件在生物医学领域中应用广泛，可以用于神经信号的记录和刺激，以及药物筛选等方面。
本文将介绍阵列微电极的原理、制备方法和应用。
阵列微电极是由多个微电极组成的，每个微电极都可以测量一个信号。
这些微电极可以排列成不同的形状和大小，以适应不同的应用场景。
阵列微电极的原理是利用微电极测量神经元的电信号，从而研究神经元的活动和功能。
神经元是神经系统的基本单位，它通过电信号传递信息。
阵列微电极可以记录神经元的电信号，从而研究神经元的活动和功能。
阵列微电极可以同时记录多个神经元的电信号，从而研究神经元之间的相互作用和协调。
二、阵列微电极的制备方法阵列微电极的制备方法有多种，其中比较常见的是MEMS技术和光刻技术。
1. MEMS技术MEMS技术是一种微机电系统技术，可以制造微米级别的器件。
阵列微电极的制备方法是利用MEMS技术制造微电极阵列。
具体步骤如下：（1）在硅片上制造金属电极；（2）在金属电极上制造绝缘层；（3）在绝缘层上制造微电极。
2. 光刻技术光刻技术是一种利用光学原理制造微米级别器件的技术。
阵列微电极的制备方法是利用光刻技术制造微电极阵列。
具体步骤如下：（1）在硅片上涂覆光刻胶；（2）利用掩模制造微电极阵列的图案；（3）用化学方法将光刻胶去除，形成微电极阵列。
三、阵列微电极的应用阵列微电极在生物医学领域中应用广泛，主要用于神经信号的记录和刺激，以及药物筛选等方面。
1. 神经信号的记录和刺激阵列微电极可以记录神经元的电信号，从而研究神经元的活动和功能。
阵列微电极可以同时记录多个神经元的电信号，从而研究神经元之间的相互作用和协调。
此外，阵列微电极还可以用于神经元的刺激，从而研究神经元的反应和功能。
2. 药物筛选阵列微电极可以用于药物筛选，从而研究药物对神经元的影响。
阵列微电极可以记录神经元的电信号，从而研究药物对神经元的影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
对 于 由视 网膜 色 素变性 和 老年 性 黄斑 病 变 所 致 光感 受器 的丧 失 ， 这种装 置 可替 代视 网膜 的部分 功 能 ， 使 失 明或 濒 于 失 明 的 人 眼重 新 获 得 部 分 有 用 视力 ， 有 着极 大 的应用 价值 和前 景 【 。 自从 上世 纪 ７ 代 Ｔ ｏ ｓ ６ ０年 ｈ ｍａ 等＿ 成功 研制 出神 Ｊ 经微 电极 阵 列 以来 ， 随着 微 电 子 技术 及 眼科 显 微 手
术 的发展 ， Ａ ＭＥ ｓ已 经 取得 了 长 足 的 发展 【 。但
患者 的视 觉 功 能恢 复 提 供 了新 的研 究 方 法 。 目前 ，
用于 恢复视觉 的视 网膜 电刺激 方 法有 两 个 尝试 性 方
向＿ ： ４ 一种 称 为视 网膜外植 入 式 （ｐｒｔ ａ ｉ ｌ ｔ ， ｅｉ ｉ ｌ ｍｐａ ） ｅｎ ｎ
是利用 植入 在视 网膜表 层 的微 电极 阵列 刺 激视 神 经
节 细胞 的 办 法 以期 恢 复 视觉 ， 在微 电极 上 的 电信 加
号是 由外部 产生并 经一 定 的信 号处 理 而 生 成 的 电脉 冲信 号 ； 一 种 是 视 网 膜 下 植 入 式 （ｕｒｔ ａ 另 ｓｂｅｉ ｌ ｎ ｉｐａｔ， 由微光 电二极 管 阵列 芯 片代 替 受损 的感 ｍ ｌｎ）是
作者 简介： 吴义伯（ ９９一） 男 ， １７ ， 博士 ， 主要从事 Ｂｏ ＭＳ ｉＭＥ 器件及其 加工工艺 研究。
极 细胞 ， 激 的 电信 号直 接 由光 电探测 器生 成 。 刺
微 电极 阵列 （ Ａ ） 指 在 电子设 备 和 活 细胞 ＭＥ ｓ是 组 织 问 传 导信 号 的 电极 结 构 ， 可 以对 神 经 或 肌 肉 它 进 行 电 刺 激 ， 记 录 来 自感 受 器 或 运 动 纤 维 的 电信 并 号 。人 造视 网膜 柔性 神经 微 电极 阵 列 芯 片属 于 神经
光 细 胞 ， 芯 片植 入 的位 置 是在 视 网膜 结 构 中色 素 该 细胞 和 双极 细 胞 之 间 ， 种 方 法 电刺 激 的部 位 是 双 这
收 稿 日期 ：０ ７０ —０ 修 订 日期 ：０ ７０ —０ ２０ —６２ ； ２ ０ —８３
是 ， 内在 此领 域 刚刚起 步 ， 国 为此 开展 了用 于视 网膜 修 复 的神经 微 电极 阵列 芯 片 的研究 。本 文 描 述 了一
维普资讯
第 ２期 ２０ ０ ８年 ４月 文 章 编 号 ：０ ３８ １（ ０ ８ ０—０ ３０ １０ —２ ３ ２ ０ ）２０ ４ —５
微 细 加 工 技 术
ＭＩ ＣＲ０ＦＡＢ Ｃ ＲＩ ＡＴ１ ０Ｎ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｎｏ． ２
种基 于新 型 聚 合 物 材 料 聚 对 二 甲 苯 （ ａｙｅ ｅ 为基 Ｄｒｌｎ ）
底 的柔性 神 经 微 电极 阵 列 ， 用 ＭＥ 采 ＭＳ技 术 ， 计 设 出 了该 阵列 芯 片 的微 加工 工艺 方 法 。
基金项 目：７ ９ ３项 目资助 （０ ５ Ｂ ２ ３ ２ ２０ Ｃ ７ ４ ０ ） 中国博士后科学基金 资助项 目（ ０ ７４ ０ ２ ） ２０ Ｃ ７ ４ ０ ；０ ５ Ｂ ２ ３ ５ ； ２ ０ ０ １７ ４
坏， 经过 长时 间的失 明 ， 黄斑 部 内层 视 网膜 组 织 多数
基本 原 理是 ： 由植 人物 假体 接 受外 界 光 信号 后 ， 转换
成生 物 电信 号 ， 激并 激 活 视 网膜 神 经 细胞 及 其 连 刺 接 网 络 ， 后 经 视 神 经 将 电信 号 传 人 大 脑 视 中枢 。 然
摘要： 用聚对 二 甲苯 （ａｙｅｅ作 为基 底 ， 采 ｐｒｌ ） ｎ 通过 对 柔 性 神 经 微 电极 阵 列 结构 、 线排 布 、 引 电极 材 料
等进行优 化 选择 和设 计 ， 并采 用微机 电加 工 工 艺（ ＭＳ ， 计 并研 制 出 了 ２×８柔性 神 经微 电极 ＭＥ ） 设 阵列， 旨在 为视 网膜神 经接 口电极 的研 究 开发 奠 定基础 。
都保 持完 好 ， 部分 神经元 依 然存 在 ， 能 成 功地 传 大 并 导和 处 理 适 当 的 电刺 激 信 号 ＿ 。 当对 患 者 的 视 网 ２ Ｊ
膜、 视神经 甚至 大脑 视皮层 进 行 适 当 的 电刺激 时 ， 患 者 的视 觉 映像 中会有 光感 出现 ＿ 。这一 现 象 为 眼盲 ３ ｊ
微 电极 的一 种 ， 柔性 聚合 物 材 料 作 为 基底 的微 电 以 极 芯片 在视 网膜修 复 方 面发 挥 了重 要 作 用 。该 方法
（ Ｐ 等疾病 ， 些疾 病 会 引起 视 网膜 感 光 细胞 丧 失 Ｒ） 这 而 导致失 明ｌ 。研 究 表 明 ， １ 即使 光 感 受 器 被 完 全 破
关 键 词： 微电极阵列 ； 聚对二 甲苯 ； Ｊ： ： 艺 ； 微／ ｉ ｉ 柔性 基底 ； 网膜修复 ｕ：： 视
文献标识码引言
当今 ， 世界 大约有 １ ０ 万 人 患有 视 网膜变性 全 ０ ０ 疾病 ， 如老 年性 黄斑 病 变 （ ＡＭＤ） 视 网膜 色 素变 性 或
Ａｐ ．。 ００８ ｒ ２
柔 性 神 经 微 电极 阵列 设 计 及 微 加 工 工 艺 研 究
吴 义伯 ， 邢玉梅 倪 鹤南 徐爱 兰 惠 ， ， ， 春 ， 任秋实 李 ， 刚。
（． １ 上海交通大学 微 纳科学技 术研 究院 微米／ 纳米加工技术 国家重点实验室 薄膜与微细技术教育部重点实验室 ， 上海 ２ ０ ３ ； ． ０ ０ ０ ２ 上海交通大学 生命科学技术学 院 ， 上海 ２ ０ ３ ； ． ０ ０ ０ ３ 中国科 学院上海微系统与信息技术研究所 生 物芯片实验室 ， 上海 ２０ ５ ） ０ ０ ０