[發明專利]一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針及其制備方法

有效

• 申請號: 201910276445.5
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110051343B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 楊娜娜;汪震海;徐晶晶;許勝勇
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A61B5/04
• 分類號: A61B5/04;A61B5/0478;A61B5/01;A61B5/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 董琍雯

本發明提供了一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針及其制備方法，該生物微探針包括針頭、針桿和針柄，針頭通過針桿連接到針柄上形成三維微探針。其中，針頭、針桿和針柄均以不銹鋼為基材，其中一側依次涂覆一有機聚合物絕緣層、一氧化物絕緣層?有機聚合物復合保護層，另一側涂覆有一有機聚合物保護層；針頭測量區設置有薄膜熱電偶結點及電學探測電極；針柄上設置有外接引出焊盤；微探針還包括引出線，其一端與針頭測量區上的一個薄膜熱電偶結點或者一個電學探測電極連接，另一端與針柄上一個外接引出焊盤連接。該生物微探針除了具有潛在的電學和溫度信號同時監測和調控的功能外還具有足夠的機械強度、良好的彈性以及較好的生物兼容性。

技術領域

本發明屬于微電子機械系統和微弱信號測量技術領域，特別涉及一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針及其制備方法。

背景技術

生物微探針的研究對腦機接口技術、神經康復、疾病的診斷和治療等諸多技術的發展有重要的意義。世界上多個國家對該研究方向的發展高度重視，因此，近年來，有關該方向的研究取得了多項頂尖的科研和應用成果。

雖然生物微探針取得了諸多成果，但是現有的生物微探針仍然存在功能單一，結構強度與彈性不共存及機械性能與生物兼容性無法平衡等問題。在功能方面，現有的生物微探針大都只能監測電學信號或某一種單一的其他生理信號，很少有集成多種功能于一體的生物微探針；在結構強度方面，生物微探針在應用時需要植入生物機體，因此整個探針需要有足夠的機械強度以保證其能順利的植入到生物機體的目標位置，足夠的機械強度意味著探針具有足夠的剛性，現有的剛性生物微探針大都以硅材料、玻璃材料或聚合物為基材，這類微探針由于其彈性不足在使用的過程中容易折斷；在生物兼容性方面，生物微探針記錄生物體信號需要具有較好的生物兼容性，以硅和玻璃為基材的生物微探針具有較大的機械強度，但其生物兼容性不足，以有機聚合物為基材的生物微探針具有較好的生物兼容性但其機械強度不足以穿透生物體的肌肉或組織以到達各個生物體部位用于生理信號的測量。

發明內容

為了克服現有技術中的不足，本發明提供一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針及其制備方法，該生物微探針除了具有潛在的電學和溫度信號同時監測和調控的功能外還具有足夠的機械強度、良好的彈性以及較好的生物兼容性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種以不銹鋼為基材的多功能三維生物微探針，包括針頭、針桿和針柄，所述針頭通過針桿連接到針柄上形成三維微探針；

所述針頭包括針尖區和與針尖區連接的測量區，所述測量區與針桿連接；

所述針頭、針桿和針柄均以不銹鋼為基材，其中一側依次涂覆一有機聚合物絕緣層、一氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層，另一側涂覆有一有機聚合物保護層；其中，

所述針頭測量區的有機聚合物絕緣層外側表面上設置有薄膜熱電偶結點及電學探測電極，并且通過所在處氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層留出的接觸孔裸露出來；

所述薄膜熱電偶結點由兩種具有不同塞貝克系數的金屬薄膜自上而下搭接而成；

所述針柄的有機聚合物絕緣層外側表面上設置有外接引出焊盤，并且通過所在處氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層留出的接觸孔裸露出來；

所述微探針還包括引出線，所述引出線設置于氧化物絕緣層-有機聚合物復合保護層內部，其一端與針頭測量區上的一個所述薄膜熱電偶結點或者一個所述電學探測電極連接，另一端與針柄上一個所述外接引出焊盤連接。