【摘要】:隨著神經系統工程的日益發展,人們開始越來越深入的探索人類神經活動領域。微電極作為腦-機接口的核心部分,在神經信號和電學信號的傳輸和轉化過程中起著橋梁的作用,因而微電極的研究與開發在神經活動研究領域受到越來越廣泛的關注。微電極的發展十分迅速,到目前為止,已經發展出平面電極、箍型電極、篩型電極和針型電極等幾類形態不同的微電極。不同形態的電極有其各自不同的特點,而針型微電極以其具備獨特的性能而備受矚目。


與其他微電極相比,針型微電極具有高密度、陣列化和易于實現深腦刺激等特點,這是未來高密度微電極的一個發展趨勢。就目前而言,一些較為成熟的針型電極的制備工藝相對較為復雜,對加工設備和工藝環境要求較高,而且與目前已經成熟的微加工工藝不兼容,很大限度的制約了針型微電極的普及應用和大規模發展。因此探索一種具有大規模應用潛力的針型微電極制備工藝成為一個亟待解決的問題。本論文系統地調研和分析了現有針型微電極陣列制備工藝的優缺點,并以此為基礎,提出了一套簡易、快捷的針型神經微電極陣列制備方式,并綜合評估了所制備微電極陣列的機械性能、電學性能和生物相;容性。


本論文的主要工作包括:


1.系統地調研和總結了目前世界上較為常見的針型微電極陣列的制備工藝,并比較其各自特點。在這基礎上,根據實際情況設計了一種低成本、快捷的制備方式;


2.探索了基于微加工技術的針型微電極陣列制備工藝,確定其可行性,并根據實驗結果加以改進,最終確定實驗方案并實現整個制備工藝;


3.重點解決了鎢絲表面均勻附著絕緣層的難題,并優化了針尖工藝;


4.對得到的微陣列電極進行電學性能測試、細胞毒性實驗和生物體植入實驗,并對其結果做出評估。一系列實驗驗證結果表明,本論文中提出基于微細鎢絲的制備工藝具有成本低,流程短,實現方便等特點,而且所制備的微陣列電極能夠很好的適應生物體植入需要,具有良好的電學和生物學特性。