[發明專利]一種高通量植入式柔性神經電極的制備方法及其結構

有效

• 申請號: 202010860818.6
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112107307B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 陶虎;楊會然;周志濤;魏曉玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: A61B5/262
• 分類號: A61B5/262;A61B5/293;A61B5/263
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本申請實施例所公開的高通量植入式柔性神經電極的制備方法及其結構，方法包括制備襯底及在襯底上制備多個電極區組，每個電極區組含有第一電極區、第二電極區和第三電極區，每個電極區含有第一預設數量的電極，在襯底的多個待制備區域上制備第一絕緣層，在第一電極區上制備第一金屬布線層，在第一金屬布線層上制備第二絕緣層，在第二電極區上制備第二金屬布線層，在第二絕緣層和第二金屬布線層上制備第三絕緣層，在第三電極區上制備第三金屬布線層，在第二絕緣層、第三絕緣層和第三金屬布線層上制備第四絕緣層，沿釋放面剝離襯底，得到單一神經電極單元，將第二預設數量的單一神經電極單元與電路板連接，得到高通量植入式柔性神經電極。

技術領域

本發明涉及神經電極制備領域，尤其涉及一種高通量植入式柔性神經電極的制備方法及其結構。

背景技術

在人類大腦和動物大腦中，對外界信息的感知及相關運動控制均是由不同的神經元集合協調操控的，這些神經元在不同腦區的位置分布對神經信號的采集解碼具有一定限制，并且對同時記錄大量具有高度時空保真度的單神經元信號和對信號采集設備的性能都提出了更高的要求。

在實驗神經科學領域，采用光學方法或者電學方法記錄大量神經元在取得重大進展的同時也分別彰顯各自的優缺點。在光學記錄方法中，可以使用熒光蛋白造影劑同時記錄10000多個活體神經元，如基于編碼的鈣離子蛋白或者壓敏蛋白，但是在臨床使用中，熒光蛋白信號穿透深度低、表達方式存在潛在的安全性問題。在電學記錄方法中，主要使用基于腦機接口技術的腦電極作為記錄工具，其中，猶他電極的臨床應用極為廣泛，可以在不同大腦區域記錄更多的神經元信號，但是猶他電極的電極密度低，通常在一塊4×4mm²的硅基底上只可以制備100通道的電極，如此使得猶他電極難以擴展到更高通道的電極記錄。

此外，植入式神經探針在單神經元信號記錄與亞毫秒高分辨記錄中得到了廣泛的應用，但是由于不確定植入部位的周圍慢性組織反應與神經元接觸性，所收集單神經元信號的往往會隨著時間的推移而退化。并且，考慮到植入式神經探針的尺寸有所限制、植入部位組織造成的損傷，需要限制植入式神經電極記錄的通道數在100以下，這遠遠無法滿足同時對大批量不同功能神經元的信號采集要求。

發明內容

本申請實施例提供一種高通量植入式柔性神經電極的制備方法及其結構，可以提高植入式柔性神經電極的通道數以記錄單一腦區大量神經元活動信號或者記錄跨腦區不同功能神經元的活動信號，并且還可以減少高通量植入式柔性神經電極對大腦皮層的損傷，便于后期更為復雜的腦活動分析與診斷。

本申請實施例提供一種高通量植入式柔性神經電極的制備方法，該制備方法包括：

制備襯底；襯底具有釋放面；

在襯底的釋放面上制備多個電極區組；多個電極區組中每個電極區組含有第一電極區、第二電極區和第三電極區，第一電極區、第二電極區和第三電極區中每個電極區含有第一預設數量的電極，每個電極區間隔分布使得襯底被劃分為多個待制備區域；

在多個待制備區域上制備第一絕緣層；第一絕緣層的厚度大于每個電極區的厚度；

在電極區組的第一電極區上制備第一金屬布線層，以及在第一金屬布線層上制備第二絕緣層；第二絕緣層的面積大于第一金屬布線層的面積；

在電極區組的第二電極區上制備第二金屬布線層，以及在第二絕緣層和第二金屬布線層上制備第三絕緣層；第二金屬布線層的厚度大于第一金屬布線層的厚度；

在電極區組的第三電極區上制備第三金屬布線層，以及在第二絕緣層、第三絕緣層和第三金屬布線層上制備第四絕緣層；第三金屬布線層的厚度大于第二金屬布線層的厚度；

沿釋放面剝離襯底，得到單一神經電極單元；

將第二預設數量的單一神經電極單元與電路板連接，得到高通量植入式柔性神經電極。