[發(fā)明專利]電極點(diǎn)間距可超過(guò)微加工精度的微電極陣列及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110428382.4
• 申請(qǐng)日: 2011-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102556931A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉景全;康曉洋;田鴻昌;楊春生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B81B1/00
• 分類號(hào): B81B1/00;B81C1/00;G01N27/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種醫(yī)用器械技術(shù)領(lǐng)域的微電極陣列，具體是一種面向電生理應(yīng)用的電極點(diǎn)間距可超過(guò)微加工精度的微電極陣列及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS：Micro-Electro-Mechanical?Systems)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得微電子設(shè)備和微傳感器等微系統(tǒng)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，已廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，特別是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

微電極陣列是利用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)方面的一個(gè)典型應(yīng)用。微電極陣列是在基底表面點(diǎn)陣狀排列的電極，常見(jiàn)的電極點(diǎn)直徑最小為50μm，電極點(diǎn)間距最小為100μm，離體組織、細(xì)胞或者切片直接緊密地置于微電極陣列上，可以同步記錄多個(gè)位點(diǎn)的細(xì)胞外場(chǎng)電位信號(hào)。微電極陣列既可記錄也可用作刺激或者接地，適用于神經(jīng)和肌細(xì)胞等可興奮細(xì)胞的電生理特性和離子通道生物學(xué)特性研究。

傳統(tǒng)的微電極陣列包括貴金屬材料的濺射、圖形化，電氣隔絕材料的沉積，電極點(diǎn)的開(kāi)口等等。但是這種方法制備的微電極的電極點(diǎn)間距是固定的，如果需要改變微電極記錄或者刺激的范圍與精度，則需要重新制備。并且，有些情況需要調(diào)整電極點(diǎn)的間距來(lái)獲得更優(yōu)的記錄或者刺激效果，這也是傳統(tǒng)固定間距電極所不能的。再者，限于目前微加工工藝的加工精度，電極點(diǎn)間距的極限只能是大于等于加工精度，但是如果利用可變間距的電極陣列，就可以構(gòu)造出超過(guò)加工精度的電極點(diǎn)間距，這則是超出傳統(tǒng)固定間距電極能力的。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，Merriam，S.M.E.，O.Srivannavit等人在Journal?of?Microelectromechanical?Systems?20(3)：594-600，2011撰文“AThree-Dimensional?64-Site?Folded?Electrode?Array?Using?Planar?Fabrication”(一種三維64位可折疊電極陣列的平面制備)，該技術(shù)采用濺射、刻蝕等傳統(tǒng)工藝實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)具有探針的平面電極，其中每個(gè)探針上有四個(gè)電極點(diǎn)，并且這兩個(gè)平面電極可以折疊進(jìn)而形成立體電極。這是一種相當(dāng)復(fù)雜的電極結(jié)構(gòu)，但是其每個(gè)探針上的四個(gè)電極點(diǎn)的相對(duì)位置卻是固定的，不能適應(yīng)電極點(diǎn)距離需要改變的實(shí)際情況。所以，在實(shí)際使用中，這種電極靈活性不足，應(yīng)用起來(lái)受到較多限制。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110110285.0，公開(kāi)號(hào)為CN?102178998A，該專利中公開(kāi)了微電極陣列的三層結(jié)構(gòu)即微電極陣列結(jié)構(gòu)層、電極電路層、微電極陣列覆蓋層，其中：電極電路層被微電極陣列結(jié)構(gòu)層和微電極陣列覆蓋層夾在中間。但也沒(méi)有公開(kāi)該微電極陣列的電極點(diǎn)間距也是可以調(diào)整的。

美國(guó)專利號(hào)：US7,501,301，“Low?cost?fabrication?of?microelectrode?arrays?for?cell-based?biosensors?and?drug?discovery?methods”(以細(xì)胞為基礎(chǔ)的生物傳感器和藥物發(fā)現(xiàn)方法的低成本微電極陣列制備)，該技術(shù)公開(kāi)了一種涉及利用未經(jīng)改性的印刷電路板(PCB)制造工藝和材料來(lái)低成本制備微電極陣列的方法。這種微電極陣列是由聚合物薄膜包覆圖形化的導(dǎo)電線路構(gòu)成的，并且可以在生物傳感器和藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域有很多應(yīng)用。但是，該微電極陣列的電極點(diǎn)間距是固定的。例如不能通過(guò)改變電極點(diǎn)間距來(lái)改變生物傳感器的某些性能。

美國(guó)專利號(hào)：US6,896,780，“Microelectrode，microelectrode?array?and?method?for?manufacturing?the?microelectrode”(微電極與微電極陣列的制備方法)，該技術(shù)公開(kāi)了一種涉及微電極與微電極陣列制備的方法，并且該微電極的溫度是可控的。該微電極由硅襯底上的一個(gè)密封腔中形成熱隔離，密封腔中有一個(gè)微加熱器，電極可以被微加熱器間接的加熱。但是，該微電極陣列的電極點(diǎn)間距也是固定的。

綜上，雖然微電極陣列的制備方法得到了比較詳細(xì)的研究，并且微電極陣列的相關(guān)延伸功能也得到了一定的重視，但是文獻(xiàn)中未見(jiàn)報(bào)道電極點(diǎn)間距可調(diào)整的，甚至可超過(guò)微加工精度的微電極陣列。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種面向電生理應(yīng)用的電極點(diǎn)間距可超過(guò)微加工精度的微電極陣列及其制備方法，操作簡(jiǎn)便，能夠使微電極陣列得到合理的重復(fù)利用。并且能夠構(gòu)造出超過(guò)微加工精度的電極點(diǎn)間距的微電極陣列，來(lái)獲得更高的分辨率，進(jìn)一步獲得更優(yōu)的記錄或者刺激效果。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：