[实用新型]一种双面多信息检测微脑电极芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及微机电加工技术领域和植入式微电极技术领域，特别涉及 一种双面多信息检测微脑电极芯片。

背景技术

在医学康复领域，治疗帕金森综合症、严重癫痫和各种成瘾症等疾病，通 常采用外科手术在病灶附近植入脑电极，并给予一定频率、脉宽和幅值的电刺 激来进行治疗。目前临床上使用的主要是美敦力的产品对患者进行脑深部电刺 激(DBS)的治疗，尽管DBS在临床上应用广泛，但是其作用机制目前尚不明确。 长期以来，人们利用膜片钳、金属微电极和玻璃微电极对在体或离体的神经细 胞进行电生理基础研究和动物实验。受材料和加工工艺限制，这些电极的通道 数量较少，作用区域有限，且功能比较单一集成度不高。近年来随着微机电加 工技术(MEMS)发展，国内外陆续涌现出多种材料和工艺制造的微脑电极，在 DBS领域取得了一定研究成果，但多数电极都是功能单一的单面电极，这在很大 程度上限制了DBS的刺激效果并造成了信号记录的局限性。

神经系统是一个复杂的系统，简单记录脑电信号、电化学信号或者盲目的电 刺激都很难有实质性的突破。人的大脑中有成千上万的神经细胞，它们之间通 过突触传递电信号和化学信号。在用脑深部电刺激术治疗帕金森等精神疾病时， 能够同时记录神经细胞电生理信号和获取多巴胺等神经递质电化学信号等多维 度微弱信号，对研究脑深部电刺激治疗效果具有重要意义。因此，研发一种能 够同时进行电脉冲刺激，脑电信号检测和电化学检测的多功能高集成度的脑电 极对DBS的研究是很有必要的。

基于微机电系统技术(MEMS)，通过微纳加工技术，在以硅基为基底的电极 双侧合理规划和布局电极功能区域，实现在电脉冲刺激的同时检测脑电信号和 电化学信号，未见有相关报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型目的在于提供一种双面多信息 检测微脑电极芯片，该电极芯片以硅基为基底，多通道电极位点布局在电极芯 片双侧，能够在进行电脉冲刺激的同时用于脑电信号和电化学检测，适合长期 植入脑内，为神经性疾病的治疗和研究提供帮助。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种双面多信息检测微脑电极芯片，包括电极杆1，电极杆1每一个面分布有 三个电脉冲刺激电极位点2，四个电化学检测电极位点4和七个脑电检测电极位 点3；电脉冲刺激电极位点2、脑电检测电极位点3和电化学检测电极位点4对称 分布在电极杆1的两个面的中轴线上；电化学检测电极位点4和脑电检测电极位 点3通过检测电极引线6连接到电极引线接口焊盘7；电脉冲刺激电极位点2通过 刺激电极引线5连接到电极引线接口焊盘7；电极引线接口焊盘7对称分布在电极 柄8的两个面的中轴线的两侧，电极引线接口焊盘7在电极柄8每个侧面上共分布 2组×7个。

所述电极杆1的基底材料为单晶硅、参杂硅或SOI硅片其中之一，所述电极杆 1的厚度为200um,尖端呈32度角，电极杆1主体宽度400-600um,长8.8mm，电极杆 1表面覆盖200-300nm绝缘层，绝缘层为二氧化硅或氮化硅其中之一。

所述电极柄8的基底材料为单晶硅、参杂硅或SOI硅片其中之一，电极柄8的 厚度为200um，长4mm，宽2mm，电极柄8表面覆盖200-300nm绝缘层，绝缘层为二 氧化硅或氮化硅其中之一。

所述电脉冲刺激电极位点2、脑电检测电极位点3和电化学检测电极位点4的 电极材料是生物相容性好的金属薄膜，包括金、铂、铱、钛，厚度200-300nm， 通过20-30nm金属铬粘结在电极基底上；所述电脉冲刺激电极位点2为直径100um 的圆形区域，所述脑电检测电极位点3为直径20um的圆形区域,所述电化学检测 电极位点4为直径50um的圆形区域；

所述电脉冲刺激电极位点2与脑电检测电极位点3相间排列，间距250um；所 述电化学检测电极位点4和脑电检测电极位点3相间排列，间距300um。

所述刺激电极引线5、检测电极引线6和电极引线接口焊盘7的材料为包括金、 铂、铜导电性能良好的金属的一种,厚度200-300nm，通过20-30nm金属铬粘结在 电极基底上；

所述刺激电极引线5和检测电极引线6表面绝缘的方法是，通过磁控溅射技术 在其上面均匀溅射一层200-300nm厚SiO₂绝缘层；