[发明专利]一种用于组装神经元微电极阵列的电极排针

说明书

技术领域

本发明涉及用于生物神经刺激与电信号检测的电极传感器设计及加工领域，更具体涉及在生物医学工程中用于组装神经元刺激及电信号记录电极阵列的电极排针。

背景技术

阐明神经活动的基本过程是现代脑科学的目标之一。在分析神经细胞如何完成各种功能时，往往需要将可植入神经微电极植入不同的脑区来刺激或记录特殊的脑部位点。

目前，常用的神经微电极有金属丝电极、Michigan平面电极、Utah立体电极以及柔性的神经微电极等。而金属丝电极，作为一种可以灵活组装的电极，神经生理学家可以在自己的实验室按实验需求组装电极。其制作成本也比较低。其他几种电极由于制作工艺复杂，往往需要定制购买成品电极。价格相对较高，且制作周期较长。对于可以灵活组装的金属丝电极，由于采用手工制作，电极各批次的一致性不好，且电极点密度比较低。为了提高电极点密度而采用阵列排布时，组装很费时且间距难以精确控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于组装神经元刺激和电信号记录微电极阵列的电极排针。

本发明提供了一种用于组装神经元微电极阵列的电极排针，包括：

多个排针针体，其由三部分组成：前端电极排针记录点、中间绝缘针体部分和后端压焊区域；其后端周期性排列固定于连接框架上，其前端为锥形；

连接框架，其用于固定所述多个排针针体，且每两个排针针体固定的部分具有双面V形分割槽，所述分割槽的总深度小于连接框架的厚度。

通过本发明提出的上述电极排针，用户可以通过分割槽选择所需数目的电极排阵单元进行简单的贴片式组装，保证了电极组装的灵活性，满足不同实验的需求；同时，由于采用硅微加工工艺，电极的一致性较好；电极排阵单元通过链接框架连接在一起，可以实现整排组装微电极，简化了组装工作量。

附图说明

图1是本发明中用于组装神经元微电极阵列的电极排针的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1所示，本发明提供一种用于组装神经微电极阵列的电极排针，通过从电极排针中选取合适数目的电极进行简单贴片式封装，即可制作完成神经微电极。该组装完成的神经微电极既可以进行生物神经信号的提取，进而对所提取记录的神经信号分析研究；又可以对神经进行电刺激，从而实现对神经元活动的激励或者抑制。该电极排针包括：

多个排针针体结构10，整个针体10的支撑材料为硅，该针体结构为圆柱或者椭圆柱型，针体10前端为锥形，便于在体植入时插入组织内，所述针体结构数目大于1。支撑材料上覆盖金属层作为导电层，在金属层上选择性覆盖绝缘层，从而实现针体结构10。所述每一针体结构10由三个功能部分组成，分别为前端电极排针记录点11、中间绝缘针体部分12和后端压焊区域13。电极排针记录点11为锥形，其材料为作为支撑材料的硅上沉积金属、导电聚合物或石墨烯，可以实现电信号的提取或刺激。针体绝缘部分12表层绝缘材料为高分子聚合物，通过分子沉积的方式实现，厚度均匀，起到绝缘的作用。其绝缘层下有与11和13部分连接的金属层，该金属层沉积在支撑材料硅上。后端压焊区域13表层为金属，沉积在支撑材料硅上，用于将电信号连接到外部接口上。

一连接框架20，该连接框架20用于固定周期性排列的电极排阵针体10。连接框架20用来在制备和封装过程中固定和支撑电极，框架上每两个针体之间有预制的双面V型分割槽。连接框20为硅材料，与针体10一起，通过对硅片双面光刻进行掩膜形貌的定义，再经过湿法腐蚀后，形成针体10连接在连接框架20上的一体结构。在排针组装时可实现整排组装，在固定连接好压焊区域13后，再将连接框架20用金刚石划片刀切割下，即可实现排阵针体10的电气隔离。

多个双面V型分割槽21，该分割槽21位于连接框架20上。每两个电极排阵针体10之间，都有分割槽21。该分割槽21方便用户选择排阵针体数目后从电极排针上取下。该双面V槽结构是通过对硅片进行双面光刻和湿法腐蚀后，与针体10和连接框架20同时形成。双面V型分割槽21的总深度小于连接框架20的厚度，因此在方便排阵掰取的同时，保证排针阵列的整排连接。需要进行排针掰取时，利用镊子或者手术刀按压双面V型槽21，作为支撑硅材料的硅即可在V槽21处实现解理断裂，可选数目的电极实现从排针上掰取。