[发明专利]一种高密度多模态神经微电极阵列及其制备与集成方法

权利要求书

1.一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：包括高密度硅探针(1)和微电极基部(2)；高密度硅探针(1)上分布有记录电极点(1-1)、光波导出射端(1-2)、微流体通道(1-3)、顶层金属导线(1-4)和底层金属导线(1-5)；微流体通道(1-3)共有多条；底层金属导线(1-5)设置在微流体通道(1-3)的底部；顶层金属导线(1-4)设置在相邻的两条微流体通道(1-3)之间；所述的顶层金属导线和底层金属导线通过单步工艺实现沉积，并通过微流体通道内凹的结构实现自动绝缘；微电极基部(2)上设置有微流体通道入口(2-1)、光波导耦合端(2-2)和金属焊盘(2-3)；各记录电极点(1-1)与对应的金属焊盘(2-3)通过顶层金属导线(1-4)或底层金属导线(1-5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：微流体通道(1-3)利用图形化的氧化硅作为硬掩模，在硅衬底上先后进行各向异性深硅刻蚀和各向同性深硅刻蚀得到的；微流体通道(1-3)的出口位于高密度硅探针(1)尖端的记录电极点(1-1)处，并从高密度硅探针(1)的尖端延伸到微电极基部(2)的微流体通道入口(2-1)；在微电极基部(2)上，沿着远离高密度硅探针(1)的方向，微流体通道的宽度逐渐变宽。

3.根据权利要求1所述的一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：所述微流体通道的直径在1-5微米；顶层金属导线(1-4)和底层金属导线(1-5)的宽度为2-10微米；光波导的直径为5-10微米；高密度硅探针(1)的长度为5-20毫米，宽度为100-500微米，厚度为15-100微米；单根高密度硅探针(1)上记录电极点的数量为50-200个，微流体通道的数量为49-199个，光波导的数量为5-20个。

4.根据权利要求1所述的一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：微流体通道(1-3)的内表面上利用PECVD上保形沉积有一层氧化硅，该层氧化硅在微流体通道(1-3)的上开口密封后形成微流体通道与金属导线之间的绝缘层。

5.根据权利要求1所述的一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：高密度硅探针(1)上利用SU-8的光刻图形化技术形成光波导阵列结构，通过梯度折射率透镜与外部LD/LED光源耦合实现光刺激。

6.根据权利要求1所述的一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：所述的微电极基部(2)上还设置有梯度折射率透镜(2-5)、激光二极管(2-6)和硅衬底(2-7)；所述的梯度折射率透镜(2-5)设置在硅衬底(2-7)上；光波导耦合端(2-2)与激光二极管(2-6)通过梯度折射率透镜(2-5)光耦合。

7.根据权利要求1所述的一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：还包括软管(4)；所述的软管(4)通过密封胶与微流体通道入口(2-1)连通。

8.根据权利要求1所述的一种高密度多模态神经微电极阵列，其特征在于：底层金属导线(1-5)与金属焊盘(2-3)的连接处存在台阶；该台阶处电镀有一层金纳米颗粒(2-4)，实现台阶处的电学连接；各金属焊盘(2-3)与柔性排线(6)通过各向异性导电胶(5)实现电学和机械连接。