[发明专利]一种微顶帽立体触点铂铱皮层微电极及制备方法

说明书

本发明公开了一种微顶帽立体触点铂铱皮层微电极及制备方法，包括底层硅胶基底、铂铱合金微顶帽、铂铱合金导线和顶层硅胶基底；底层硅胶基底、铂铱合金微顶帽和顶层硅胶基底均呈圆形草帽状，从下至上依次为底层硅胶基底、铂铱合金微顶帽和顶层硅胶基底，三者扣在一起。制备方法包括：(1)将水溶性胶带粘贴在铂铱合金片表面；(2)冲压形成铂铱合金微顶帽；(3)激光，形成铂铱合金导线；(4)将铂铱合金导线连同铂铱合金微顶帽沉没至半固态硅胶中，待固化后形成底层硅胶基底；(5)旋涂液态硅胶，待液态硅胶加热固化后形成顶层硅胶基底。本发明对于提高皮层微电极长期在体信号质量和电极可靠性与安全性，具有非常重要的实用价值。

技术领域

本发明属于生物医电技术领域，具体涉及一种皮层微电极及制备方法。

背景技术

神经微电极作为一种脑机接口器件，是直接读取神经元信号和精准调控神经活动的重要物理基础，为了更加准确地分析大脑神经活动规律，提高记录质量，需要记录电极采集信号具有更高的信噪比。其中，皮层微电极作为极为重要的一类，为保证其与大脑皮层表面的贴合程度，常采用柔性材料作为皮层微电极的基底。然而现有大多皮层微电极触点呈平面结构，无法实现与大脑皮层表面无间隙接触，可能对信号采集质量造成一定影响。因此，开发具有微顶帽立体结构的皮层微电极对于获得更高质量的脑电信号具有重要意义。另外，目前大多皮层微电极通过MEMS工艺在聚合物薄膜基底上制备，如果使用低成本、高效率的激光加工工艺，则切割过程对硅胶基底容易造成烧蚀与污染。因此，需要改变现有硅胶表面直接切割金属的激光加工工艺，有效减小对硅胶基底的烧蚀风险和残渣污染。

经过对现有技术的检索发现，英国伦敦大学学院的Schuettler M等人在Journalof neural engineering,2005,2(1):S121撰文“Fabrication of implantablemicroelectrode arrays by laser cutting of silicone rubber and platinum foil”，将金属箔放置在硅胶表面，施加100kPa的压力手工按压，金属箔的上下两层硅胶均采用旋涂固化的方式形成，通过激光切割实现金属层的图案化以及形成电极外轮廓，然而该方法在激光切割过程中容易过切损伤硅胶基底，滞留在硅胶基底上的金属残渣难以清理，而且电极点呈凹陷状，导致电极点与皮层组织接触时存在间隙。

上海交通大学的芮岳峰等人在Microsystem technologies,2011,17(3):437-442撰文“Parylene-based implantable Pt-black coated flexible 3-D hemisphericalmicroelectrode arrays for improved neural interfaces”，在铬表面旋涂光刻胶，通过湿法刻蚀工艺使铬形成半球形图案，再经过烘烤光刻胶形成半球形形态，然后逐步按照沉积对二甲苯第一绝缘层、溅射金以及沉积对二甲苯第二绝缘层的方式形成空心微顶帽电极结构，然而该方法通过旋涂光刻胶的厚度进而影响微顶帽的高度，使得微顶帽的高度局限在几十微米以内，同时空心微顶帽电极结构导致电极在与皮层组织接触的过程中，容易产生压溃的问题。

CN113041492A公开了一种均衡电荷的电极触片及制作方法，电极触片本体通过凹凸模合模产生凹陷部、外凸部与裙边，使用表面处理工艺形成粗糙外凸表面以增加接触面积，再通过焊接技术将电极触片裙边与导线接合，宏电极顶帽尺寸大，易冲压成型，然而微电极的电极点及导线尺寸小、厚度薄，在冲压成型过程中容易在导线处产生损伤，而且难以通过焊接技术实现电极点与导线的接合，因此该制作方法更适用于宏电极的制作。

CN110251125 A公开了一种柔性可拉伸神经电极及其制备方法和应用，包括柔性基底、检测电极阵列以及绝缘层，柔性基底的表面设置有多个凸起的微米柱簇，再将金属蒸镀在凸起的微米柱簇表面，形成具有凹凸不平的三维结构的检测位点，可增大器件与组织接触面积，达到提升信号质量的效果，然而常用导电金属材料与硅胶的杨氏模量相差多个数量级，因此金属蒸镀工艺无法用于硅胶基底的柔性电极上。