基于Parylene的柔性微电极阵列微加工工艺研究

基底集成的柔性微电极阵列(MEAs)从一个全新的角度演绎了植入式神经系统,对神经进行电刺激并记录神经电信号。以一种新型聚合物材料聚对二甲苯(parylene)为基底,制备出了用于神经接口的柔性神经微电极阵列。采用MEMS加工技术,设计了一种基于parylene柔性神经微电极阵列的加工工艺方法,并讨论了在流片过程中的关键问题,如掩膜层的选择、电极的剥离及焊接与封装等。该柔性微电极阵列在用于视觉假体的神经接口方面具有独特的应用优势。

用于视觉修复的柔性神经微电极阵列的电学性能表征

用于视网膜修复的神经微电极阵列（MEAs）是当前国内外研究的热点问题之一。本文提出了一种以新型材料——聚对二甲苯（Parylene）为基底的柔性神经微电极,采用MEMS技术设计了其微加工工艺,并使用电化学分析手段对制作的柔性微电极性能进行了表征。结果表明,基于Parylene柔性微电极阵列的阻抗值在中频段呈现高通特性,其阻抗值及相位角分别为2 000--100Ω和-20°,有利于实现植入式视觉假体系统对视神经进行功能性电刺激。

硬脑膜上微电极植入并记录家猫视皮层电活动

目的建立初级视皮层区硬脑膜上柔性微电极阵列记录视皮层电活动的方法,比较黑白棋盘格图形和黑白闪烁刺激在诱发视觉诱发电位(visual evoked potential,VEP)方面的差异。方法成年健康家猫5只,静脉持续麻醉,肌松、呼吸机人工通气,采用自行设计的柔性微电极阵列,微创植入并固定于视皮层定位区的硬脑膜上。比较无视觉刺激和有视觉刺激的视皮层电活动,验证是否能记录到VEP;给予闪光和图形视觉刺激,记录和比较视觉诱发电位的峰值和潜伏期。结果通过微创手术将微电极阵列植入并固定在视皮层定位区的硬脑膜外;在硬脑膜外微电极阵列可记录到有效VEP;黑白棋盘格图形刺激与黑白闪烁刺激相比,前者诱发的VEP谷峰值显著高于后者(P<0.01),而诱发的VEP波谷潜伏期较后者长(P<0.05),且波峰潜伏期则显著长于后者(P<0.01)。结论在视皮层定位区硬脑膜外首创的微创植入并固定柔性微电极阵列的方法适用性、重复性好,黑白棋盘格图形刺激优于黑白闪烁刺激,经硬脑膜外利用微电极阵列记录诱发电位是可行的。

神经刺激/记录f MEA的高性能3D结构铂纳米镀层的研究

为确保柔性神经电极长期植入的安全和有效刺激/记录,针对柔性微电极阵列(fMEA)特定的植入环境,其设计和制造工艺应满足生物相容性、高分辨率、柔性和低阻抗等要求。本研究使用柔性聚酰亚胺(PI)基体提出了一种f MEA加工方法,并探索了多种三维(3D)结构铂金属涂层的体外性能表现。与未修饰的裸铂金属电极表面相比,3D微结构涂层在1 kHz频率下的阻抗最大下降了94.77%,达到了0.824 kΩ,突破了1 kΩ的极限。而新颖的垒晶状结构涂层电极相比于其他结构电极的阴极电荷存储容量(CSCc)最大可提高6.67倍,达到13.47 mC·cm^-2。安全电荷注入能力(CIC)与Pt gray修饰电极相比提高19.6倍,达到了2.53 mC·cm^-2。因此,这种fMEA的微纳加工方法将极大地提高神经刺激/记录的分辨率和精准度,为生物医学植入器件的应用提供广阔的应用前景。