[发明专利]球形柔性微电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物医学工程领域的微电极制备方法，具体是一种球形柔性微电极的制备方法。

背景技术

局部神经瘫痪导致人体某些部位生理功能的丧失如失明，中风等。使用微电极对神经长期的适当刺激有助于帮助患者恢复生理机能。目前基于神经刺激的神经假体和治疗是基于使用微电极对中央和旁路神经系统进行长期的刺激。其应用包括上下肢假体，膀胱假体，视网膜和大脑皮层假体，耳蜗和脑干听觉假体，视网膜和大脑皮层视觉假体，皮质记录认知辅助控制装置，迷走神经刺激治疗癫痫和抑郁症，深部脑刺激治疗原发性震颤，帕金森综合症，肌张力障碍等。

在各种假体系统中，用于对神经和肌肉进行刺激的微电极是一个非常重要的部分，电极的性能直接关系到电脉冲对神经细胞的刺激效果。目前，用于神经细胞进行刺激的电极具有多种外形特征，如柱状，半球状，针尖状。不同生理组织在电刺激时所需要不同的电流密度，并且微电极的几何表面区域(GSA)对电流密度有重要影响，所以单一的电极与生理组织的接触面几何表面区域无法满足不同组织对不同电流密度的要求。

经对现有技术文献的检索发现，Jian Wu，William C.Tang在Nano/MicroEngineered and Molecular Systems，2007.NEMS′07.2nd IEEE InternationalConference on 16-19 Jan.2007 Page(s)：1085-1088上撰文“Microfabrication ofHigh-Density Microelectrode Arrays for Peripheral Intraneural Applications”。(“微细加工高密度微电极整列在外围内神经中的应用”纳米/微米工程和分子系统国际会议)。该文中提及的微电极开口形状和开口角度单一，不利于满足不同生理组织刺激时所需不同电流密度的要求，不利于刺激后的生理机能的恢复。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种球形柔性微电极的制备方法，能够使微电极在生物体内进行电刺激时满足不同生理组织刺激时所需求的不同电流密度，从而改善刺激效果，有助于组织生理机能的恢复。

本发明是通过以下技术方案实现的：首先在衬底上制备凸起的圆柱状光刻胶，然后通过高温热熔回流光刻胶形成球形凸点，在带有球形凸点的衬底上沉积一层聚合物薄膜，在聚合物薄膜上沉积金属薄膜并图形化形成金属电极点和导线，再在金属电极层上沉积聚合物薄膜，使用不同的掩膜版图形化露出开口形状和开口角度不同的电极点，并露出焊点，得到具有不同开口形状和开口角度的球形凸起柔性微电极。

本发明包括以下步骤：

第一步、清洗硅片衬底并在硅片衬底上溅射金属作为粘着层；

所述的金属层的厚度为其作用是保证后续光刻胶与衬底能够很好的粘附，防止后续工艺光刻胶小圆柱脱落。同时溅射金属要考虑到后续热熔回流阶段不被高温氧化。

第二步、在金属层表面旋涂光刻胶，然后通过光刻处理制成圆柱凸起结构；

所述的旋涂是指以700转/分的速度旋涂光刻胶60秒，所述的光刻胶为AZ4620。

所述的光刻处理是指：对涂有光刻胶的位置进行曝光，然后采用AZ-400K显影液显影180秒去除曝光区域的光刻胶。

第三步、将涂有光刻胶的硅片衬底置于烘箱中熔化光刻胶，使硅片衬底的表面形成半球形结构的光刻胶凸点；

所述的熔化光刻胶是指将烘箱温度设定为175℃～185℃，熔化时间为20～30分钟。

第四步、在光刻胶凸点的表面沉积聚对二甲苯作为制备的微电极阵列的下底包裹材料，制成下底包裹层；

所述的下底包裹层的厚度为5～20μm。

第五步、在下底包裹层上溅射金、铂或氧化铱元素电极层，并在电极层的表面进行二次旋涂，然后对涂有光刻胶的位置进行曝光，并去除曝光区域的光刻胶，并采用离子铣技术去除暴露的金属层，制成若干电极点和导线；

所述的金、铂或氧化铱元素电极层的溅射厚度为0.3～0.5μm。

所述的二次旋涂是指以3000转/分的速度旋涂光刻胶60秒。

所述的去除曝光区域是指采用AZ-400K显影液显影150秒。

所述的离子铣技术去除暴露的金属层是指采用离子铣机刻蚀5～20分钟。

第六步、在电极点和导线表面沉积聚对二甲苯作为制备的微电极阵列的上底包裹层；

所述的上底包裹层的厚度为5～20μm。