【摘要】：隨著神經科學技術和計算機技術的發展，腦機接口作為人腦和電子設備之間進行通信的橋梁，在生物醫療、游戲娛樂、教育等領域具有廣泛的應用價值。作為腦機接口的重要組成部分，神經電極成為了許多科學家研究的焦點。

目前以侵入方式為標準可以將神經電極分為植入式和非植入式兩種類型，非植入式神經電極主要是對EEG(頭皮腦電信號)進行監測記錄，這種方式由于無需植入所以手術風險低，但也正因如此，使得無法精確采集到神經元的信號，并且采集到的信號質量差、無法實現精準控制，從而無法滿足人們現實生活中的一些要求，而植入式神經電極因其可放入頭骨內部采集神經元水平的信號，分辨率遠在非植入式神經電極之上，所能實現的功能也更多，是非常有潛力的研究方向。然而，已報道的植入式神經電極存在以下三個方面的問題:

1、基于硅襯底的電極楊氏模量過高，與腦組織不匹配，生物相容性差；

2、微電極與腦組織的界面阻抗過高，這導致微電極記錄神經信號的靈敏度不足；

3、傳統電刺激空間分辨率低，而通過集成光纖來實現光刺激的方式，又增大了器件的體積和限制了小鼠的移動；針對上述問題，提出了基于PI(聚酰亞胺)的可植入神經光電極的研究。

本論文的主要內容如下:

(1)建立了PI光電極的力學模型，通過對具有不同長度或不同厚度探針的光電極模型進行仿真，分析光電極的應力應變隨探針尺寸的變化規律，通過對具有不同厚度SU-8的光電極模型進行仿真，分析SU-8和PI之間的熱應力隨SU-8厚度變化的規律，從而優化光電極的結構。

(2)提出了基于PI襯底，SU-8為波導的可植入神經光電極的制備方法。根據仿真的結果，設計光電極的外形，然后基于微加工技術，包括:蒸鍍、磁控濺射、光刻、濕法刻蝕、RIE(反應離子刻蝕)和激光切割，制備具有8個記錄通道的光電極，并通過PEG(聚乙二醇)鍵合技術，實現了光纖與微電極的光電集成，并通過光纖實現了光刺激功能。

(3)提出了一種利用PBK/PGO(鉑黑/石墨烯摻雜聚乙烯二氧噻吩)雙層材料進行表面改性的方法，用于提高電極的電荷存儲能力和降低電極阻抗，從而提高電極的信噪比和減小波形失真，同時提高了電極的電化學穩定性。通過電化學沉積技術，實現了PBK/PGO對電極表面的修飾，并通過SEM(掃描電子顯微鏡)觀察電極點表面形貌，然后采用超聲測試以及循環伏安掃描方式測試并驗證了PBK/PGO具有良好的機械穩定性和電化學穩定性。

最后通過施加一定的光刺激，對比在PI襯底和硅襯底上采集到的背景噪聲和光刺激偽影的大小，得出PBK/PGO修飾的光電極具有更小的背景噪聲和光刺激偽影，同時也證明了PI襯底很好的消除了由于硅的光伏效應產生的噪聲對記錄信號的影響。