[发明专利]一种可驱动型神经光电极阵列的制备方法

说明书

本发明公开一种可驱动型神经光电极阵列的制备方法，包括：S1：使用微加工技术制备集成SU‑8或氮氧化硅光波导的硅基微电极；S2：使用各向异性导电胶膜ACF作为焊料实现LD或LED与所述硅基微电极的键合，得到LD/LED耦合光波导电极；S3：将LD/LED耦合光波导电极进行堆叠实现光电极的三维集成，得到三维光电极阵列；S4：通过3D打印技术制备了一个微型驱动，将三维光电极阵列与微型驱动进行集成，通过调节微型驱动上的驱动螺杆实现光电极阵列在动物体内植入后的位置调整能力。本发明可以大大降低器件的集成成本，节省器件的工艺流程并提高工艺的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种MEMS脑机接口领域的器件，具体地说，涉及一种可驱动型神经光电极阵列的制备方法。

背景技术

随着神经科学研究的不断深入，需要对特定区域的某一类神经元进行选择性的激活或者抑制，这就需要神经微探针具有单个神经元分辨率的记录与刺激功能。目前，通过降低电极点的尺寸已经可以实现微电极对于单个神经元的记录。然而，使用电刺激的方法仍然难以实现对单个神经元的刺激。这主要是因为从电极点释放的电流无法被有效的限制在目标神经元附近，从而使得电刺激的空间分辨率较低。最近，通过在刺激电极点周围设置一些地电极点，研究人员已经能够将刺激区域限制在地电极点围绕的范围内。然而，由于布设相应的地线会导致刺激电极点的布线空间减少，这种电极的空间分辨率依然难以达到单个神经元级别。最近，光遗传学在神经功能环路研究方面的广泛应用使得微电极的刺激空间分辨率得到空前提高，这主要得益于光遗传学中基因表达的特异性。通过使用对特定波长敏感的视蛋白对目标神经元进行转染，可以实现对目标神经元的光刺激。由于可见光在脑组织内的衰减非常快，这使得刺激区域可以被限制在单个神经元的范围。因此，进行高密度的三维光电集成是提高微电极记录与刺激的空间分辨率的有效方法。

目前，P.Ruther和Euisik Yoon等人在论文“Ultracompact optrode withintegrated laser diode chips and SU-8waveguides for optogenetic applications”和“Fiberless multicolor neural optoelectrode for in vivo circuit analysis”中都提出了集成LD的光电极制备方法。然而，这些论文中提出的LD的键合方法都需要使用专用的超声键合设备。而且，为了实现超声键合，还需要提前在微电极的焊盘上进行镀金。这些约束使得LD的键合比较困难，且灵活性较差。此外，以上论文中提出的集成LD的光电极都没有进行三维集成。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于多脑区神经网络研究的可驱动型神经光电极阵列的制备方法，使用集成了微型LD/LED的光电极进行三维堆叠来实现光电极阵列的制备，一方面降低了光电极阵列的集成复杂度，另一方面也提高了光电极阵列的空间分辨率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可驱动型神经光电极阵列的制备方法，包括：

S1：使用微加工技术制备集成SU-8或氮氧化硅光波导的硅基微电极；

S2：使用各向异性导电胶膜ACF作为焊料实现LD或LED与所述硅基微电极的键合，得到LD/LED耦合光波导电极；

S3：将LD/LED耦合光波导电极进行堆叠实现光电极的三维集成，得到三维光电极阵列；

S4：通过3D打印技术制备了一个微型驱动，将三维光电极阵列与微型驱动进行集成，通过调节微型驱动上的驱动螺杆实现光电极阵列在动物体内植入后的位置调整能力。

优选地，所述S1中，使用微加工技术制备集成氮氧化硅光波导的硅基微电极，包括：

S101：使用硅片作为微电极的衬底材料；所述硅片为SOI硅片；