CN111348616A - 一种植入式神经电极、及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种植入式神经电极、及其制备方法，所述神经电极自下而上依次包括绝缘基底层、图案导电层、封装绝缘层，其中，所述图案导电层包括导线、位于所述导线一端的焊盘以及位于所述导线另一端的连接触点，所述封装绝缘层表面设置有电极触点，所述电极触点穿过所述封装绝缘层，与所述图案导电层位于导线端部的焊盘相连通，所述电极触点的位置依据电极设计要求而定，所述连接触点不被绝缘封装层包裹，裸露在外，用于与外部电子线路连接，并且，所述电极触点表现为亲水性，所述电极触点与水滴的接触角＜90°。
Description
技术领域
本发明涉及微电子制造及材料加工领域，尤其涉及一种植入式神经电极、其制备方法及用途。
背景技术
神经系统是人类的任务处理中心和指挥中枢，人类可以通过采集神经信号对神经系统活动进行分析，从而实现对假肢的控制，也可以通过电刺激神经细胞，治疗帕金森、癫痫等疾病。在这些活动中，植入式神经电极通过将神经系统与外界电路或有源植入器械进行连接，成为神经科学中关键的研究工具。
随着微电子技术及材料科学的不断进步，植入式神经电极向着柔性、小型化、高精度及高密度的趋势发展，现阶段高密度多通道的植入式神经电极通常是通过MEMS技术实现加工制造的，对于其密集且排列整齐规则的导线及触点而言，利用掩膜版进行光刻是一种相对成熟且几乎被默认的加工方式。光刻技术需要较高精度的掩膜版，然而掩膜版的制作需要复杂的电子束刻蚀，加工过程较慢，不利于电极的个性化设计及短周期迭代。
此外，光刻还需要将保留部分的光刻胶去除，通常利用有机溶剂湿法去胶或通过等离子体处理干法去胶。光刻虽然可以高精度加工出电子线路的图形，但是其步骤却是漫长且复杂的，此外其应用场景仅限于二维平面，由于掩膜版加工及使用的限制，光刻很难应用于三维衬底并在其表面进行图案印刷。
此外，植入式柔性神经电极触点的加工方式也备受关注。石墨烯经常是触点的首选材料，但是通过化学气相沉积值得的二维平面石墨烯具有较小的电荷转移能力，而通过激光直写产生的三维石墨烯通常具有较差的亲水性。
CN108904972A公开了一种基于碳纳米管线的植入式神经电极，涉及医疗器械领域，包括暴露部分和绝缘部分，所述暴露部分与所述绝缘部分来源于同一根碳纳米管线电极，所述暴露部分的碳纳米管线电极直接暴露，所述绝缘部分的碳纳米管线电极被绝缘层包裹；所述暴露部分用于神经电信号的记录或者对神经组织进行电刺激。该发明公开的神经电极尺寸小，具有柔性结构且紧密地与神经元接触，这种设置能够降低对神经组织造成的机械损伤，有利于实现长期稳定的体内植入。神经电极使用的碳纳米管材料具有电荷注入能力高的优点，使用小尺寸碳纳米管线的神经电极既能够实现高信噪比的神经电信号记录，又能够实现局部神经电刺激，提高了神经电极电刺激的空间选择性，但该技术同样存在电极触点加工方式导致电极精度不理想。
因此，开发出通过简易设备制造出高精度神经电极的加工方法，从而制造出精度高、稳定性强的电极，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决前述缺陷，本发明提供一种植入式柔性神经电极，所述神经电极自下而上依次包括绝缘基底层、图案导电层、封装绝缘层，其中，所述图案导电层包括导线、位于所述导线一端的焊盘以及位于所述导线另一端的连接触点，所述封装绝缘层表面设置有电极触点，所述电极触点穿过所述封装绝缘层，与所述图案导电层位于导线端部的焊盘相连通，所述电极触点的位置依据电极设计要求而定，所述连接触点不被绝缘封装层包裹，裸露在外，用于与外部电子线路连接，并且，所述电极触点表现为亲水性，所述电极触点与水滴的接触角＜90°。
进一步地，所述电极触点是由所述封装绝缘层经过热解反应而生成的导电热解产物。
进一步地，所述绝缘基底层，外直径为0.1μm-1mm。
进一步地，所述图案导电层的厚度为10nm-0.5mm；优选地，所述图案导电层为金属图案导电层或石墨烯图案导电层。
进一步地，根据设计电极的尺寸的需要，选择相应的绝缘基底层的材料，所述绝缘基底层的材料符合生物相容性的要求，且具有较好的绝缘性，具有较好的柔韧性。优选地，所述绝缘基底层的材料为硅橡胶、派拉伦(Parylene，优选使用Parylene C)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、聚酰亚胺(PI)、聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
进一步地，所述金属图案导电层，金属层的厚度为10nm-0.5mm。优选地，所述金属图案导电层，是一层覆盖在所述绝缘基底层上的金属图案层。更优选地，所述金属图案导电层是通过气相沉积法，按照设计好的图案将金属沉积到所述绝缘基底层的外表面。在一个优选的实施方式中，所述金属图案导电层是由若干导线组成，其中，所述导线为金属细线，所述金属细线靠近所述神经电极的边缘的一端的尾部设置有焊盘，在另一端设置有连接触点，所述焊盘与所述电极触点相连接。在一个优选的实施方式中，所述金属细线的宽度为0.1μm-1cm；所述焊盘的直径为1μm-1mm，连接触点的面积在(1μm-1mm)×(1μm-1mm)之内。相邻的每一条所述金属细线之间互不相连。并且相邻两个线条之间距离为0.1μm-1cm。
金属细线的工作原理为：所述连接触点、所述金属细线和所述焊盘形成一个完整的信号传输通道；其中，所述焊盘，用于承接所述电极触点(所述电极触点由封闭绝缘层材料热解而成)；所述连接触点，用于使每个由所述金属细丝形成的通道分别通过各自的所述连接触点与外部电子线路的延长导线或电子器械相连，传输脉冲信号。
进一步地，所述焊盘、所述金属细线均被所述封装绝缘层封装包裹覆盖住。
进一步地，所述封装绝缘层，是一层能够发生热解反应的聚合物薄膜，覆盖在所述神经电极的外表面，其内部包裹着所述金属图案导电层和所述绝缘基底层。在一个优选的实施方式中，所述封装绝缘层，由高分子聚合物制成，包括但不限于派拉伦(Parylene，优选是Parylene C)、聚酰亚胺(PI)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等材质。所述封装绝缘层，发生热解后，生成疏松的多孔石墨烯材料。同时，所述封装绝缘层由于位于所述神经电极的外表面，所以又称作外绝缘层。
进一步地，所述电极触点，为导电物质，所述导电物质由位于所述焊盘区域表面的所述封装绝缘层发生热解反应而生成，并且穿透所述封装绝缘层与所述焊盘相连。即，在进行工作时，每一个金属细丝形成的通道、所述电极触点与这个通道的连接触点导电连通，且各个通道之间互不相连。
本发明还提供一种前述神经电极的制备方法，包括：
1)根据设计电极的尺寸需要，取包含抛光硅片在内的光滑洁净的底座，向所述底座上涂覆脱模剂，随后烘干，随后向所述底座上旋涂绝缘基底层前驱液，并通过程序升温进行梯度加热，最终使所述绝缘基底层前驱液在温度的改变下发生反应，形成构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜；
2)根据设计电极的尺寸需要，取尺寸合适的载玻片，将具有柔性的掩膜版胚料平整的粘贴到所述载玻片表面，然后利用激光切割技术在所述掩膜版胚料表面按设计电极的要求进行镂刻形成镂刻槽，并且所述镂刻槽靠近电极边缘的位置为焊盘，去除镂刻槽边缘的杂质及切割烧蚀残留物，使镂刻槽边缘光滑且无杂质附着，使镂刻槽连续、通透，形成加工好的掩膜版；
3)将步骤2)得到的所述掩膜版平整的转移到步骤1)制备得到的构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜表面，通过磁控溅射方法使所述镂刻槽内沉积金属细线和焊盘以形成金属图案导电层；任选地，根据电极设计的需要，所述金属图案导电层可进行多将气相沉积，并且沉积不同的金属元素；
4)将所述掩膜版去除，并且保证在所述掩膜版去除过程中，所述绝缘基底层与所述底座不发生分离，在金属图案导电层上继续旋涂封装绝缘层前驱液，并经过程度升温或烘干处理，最终使得所述封装绝缘层前驱液发生反应，形成构成所述封装绝缘层的聚合物薄膜，在所述金属图案导电层未覆盖的部分，所述封装绝缘层直接与所述绝缘基底层贴合，在所述金属图案导电层存在的部分，所述封装绝缘层将所述金属图案导电层覆盖；
5)通过激光烧蚀热解的方式作用于所述焊盘上方的所述封装绝缘层的聚合物薄膜，使所述聚合物薄膜发生热解，从而形成疏松的多孔石墨烯材料作为电极触点，所述电极触点与所述焊盘相连通；
6)将所述底座从制作完成的电极上分离开，得到柔性的植入式神经电极。
任选地，多次重复步骤3)和步骤4)，从而增加电极内部夹杂的金属图案导电层的层数，实现多层电极的制作，从而满足高密度电极的设计和制作的需要。
进一步地，所述掩膜版胚料的材料为聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
进一步地，当步骤5)所得的电极触点材料亲水性不能满足电极正常使用要求时，需要对所述电极触点进行亲水性改进，具体方法包括有如下几种方案：
①将所述电极触点的进行等离子体处理，处理时间根据步骤5)中生成的结构疏松的多孔石墨烯材料的所述电极触点的尺寸确定(优选地，所述处理时间为10-300s)，等离子体处理后，立即在石墨烯位置的所述电极触点位置滴加水溶性石墨烯分散液，并在室温下待其干燥，完全干燥后，即完成亲水性改进；或，
②在步骤7)形成的类似石墨烯材料的所述电极触点的外侧增加固化水凝胶，即完成亲水性改进。
优选地，所述水溶性石墨烯分散液，是使用单层石墨烯片在水中进行超声分散得到，其中，所述单层石墨烯片的浓度为0.5mg/ml；更优选地，所述水溶性石墨烯分散液中还可以添加分散剂，所述分散剂为十二烷基磺酸钠，浓度为1-3mg/ml，最优选的分散剂浓度为2.5mg/ml。
优选地，所述固化水凝胶为聚(羧基甜菜碱)水凝胶和/或聚乙二醇水凝胶。
本发明的有益效果：
1、本发明的方法加工的具有微米级的精度，同时这种方法也可以用于电极的大批量生产，效率高；
2、本发明的电极制备方法，工序简易，无需复杂的光刻及掩膜版，可以实现个性化电极的快速制作，也可以用与电极设计研发的短周期迭代制造；
3、本发明所研制的电极表现为较好的亲水性，其接触角在10°±5°。
附图说明
图1为实施例1电极制备过程的示意图；
图2为实施例1中掩膜版的图像(a)和沉积得到金属图案导电层的图像(b)；
图3为实施例1中电极触点的三维图像；
图4(a)和图4(b)为实施例1中电极触点的SEM图像，放大倍数不同；
图5为实施例2电极制备过程的示意图。
载玻片-1；掩膜版-2；硅片-3；聚酰胺酸-4；聚酰亚胺-5；石墨烯-6；金属图案导电层-7；保护板-8。
具体实施方式
实施例1
样品一一种植入式柔性神经电极的制备方法：包括如下步骤：
1)根据设计电极的尺寸需要，取包含抛光硅片在内的光滑洁净的底座，向所述底座上涂覆脱模剂，随后烘干，随后向所述底座上旋涂绝缘基底层前驱液【参见附图1中的c)】，其中，所述绝缘基底前驱液为固含量为18％(质量)的聚酰胺酸的水溶液；
并通过程序升温进行梯度加热(程序温升条件如下表)，最终使所述绝缘基底层前驱液在温度的改变下发生脱水环化反应，形成构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜，即一层紧贴于硅片的聚酰亚胺薄膜【参见附图1的d)】；
2)根据设计电极的尺寸需要，取尺寸合适的载玻片，将具有柔性的掩膜版胚料平整的粘贴到所述载玻片表面【参见附图1中的a)】，其中，所述掩膜版胚料为聚对苯二甲酸乙二酯胶带；
然后利用激光切割技术在所述掩膜版胚料表面按设计电极的要求进行镂刻形成镂刻槽，并且所述镂刻槽靠近电极边缘的位置为焊盘，去除镂刻槽边缘的杂质及切割烧蚀残留物，使镂刻槽边缘光滑且无杂质附着，使镂刻槽连续、通透，形成加工好的掩膜版【参见附图1中的b)】；
3)将步骤2)得到的所述掩膜版平整的转移到步骤1)制备得到的构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜表面【参见附图1的e)】，通过磁控溅射方法使所述镂刻槽内沉积金属细线和焊盘以形成金属图案导电层【参见附图1f)】；本实施例中，沉积的金属为铬和钛，其中铬金属层的厚度为10nm，钛金属层的厚度为100nm；
4)将所述掩膜版去除，并且保证在所述掩膜版去除过程中，所述绝缘基底层与所述底座不发生分离【参见附图1g)】，在金属图案导电层上继续旋涂封装绝缘层前驱液，所述封装绝缘层前驱液为聚酰胺酸水溶液(固含量为18％(质量)的聚酰胺酸的水溶液)，并经过程序升温(按表格中的程序升温条件)，最终使得所述封装绝缘层前驱液发生反应，形成构成所述封装绝缘层的聚合物薄膜，即聚酰亚胺薄膜【参见附图1中的h)】，在所述金属图案导电层未覆盖的部分，所述封装绝缘层直接与所述绝缘基底层贴合，在所述金属图案导电层存在的部分，所述封装绝缘层将所述金属图案导电层覆盖；
5)通过激光烧蚀热解的方式作用于所述焊盘上方的所述封装绝缘层的聚酰亚胺薄膜，使所述聚酰亚胺薄膜发生热解，从而形成疏松的多孔石墨烯材料作为电极触点，所述电极触点与所述焊盘相连通【参见附图1的i)】；
6)将制作好的电极进行等离子体处理，完成后立即在触点表面滴胶单层石墨烯分散液，在室温下干燥，待石墨烯自然沉积与触点紧密贴合后，实现触点亲水性能的改进，然后将所述底座从制作完成的电极上分离开，得到柔性的植入式神经电极。
其中，等离子体处理的过程包括：使用空气等离子体作为清洗介质，设定功率为25W，工作时维持内部气压在50m Torr(换算为6.66Pa)，气体流速为10sccm(标准毫升/分钟)，等离子处理时间为30s。
附图2a)为制备得到掩膜版后的图像，图2b)为通过溅射得到金属图案导电层以后的图像。图3为本实施例样品一制备得到的电极触点的三维图像；图4为本实施例样品一的电极触点的SEM图像。
实施例2
样品二一种植入式柔性神经电极的制备方法：包括如下步骤：
1)根据设计电极的尺寸需要，取包含抛光硅片在内的光滑洁净的底座，向所述底座上涂覆脱模剂，随后烘干，随后向所述底座上旋涂绝缘基底层前驱液，其中，所述绝缘基底前驱液为固含量为18％(质量)的聚酰胺酸的水溶液；
并通过程序升温进行梯度加热(程序温升条件如下表)，最终使所述绝缘基底层前驱液在温度的改变下发生脱水环化反应，形成构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜，即一层紧贴于硅片的聚酰亚胺薄膜；
2)根据设计电极的尺寸需要，取尺寸合适的载玻片，将具有柔性的掩膜版胚料平整的粘贴到所述载玻片表面，其中，所述掩膜版胚料为聚对苯二甲酸乙二酯胶带；
然后利用激光切割技术在所述掩膜版胚料表面按设计电极的要求进行镂刻形成镂刻槽，并且所述镂刻槽靠近电极边缘的位置为焊盘，去除镂刻槽边缘的杂质及切割烧蚀残留物，使镂刻槽边缘光滑且无杂质附着，使镂刻槽连续、通透，形成加工好的掩膜版；
3)将步骤2)得到的所述掩膜版平整的转移到步骤1)制备得到的构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜表面，通过磁控溅射方法使所述镂刻槽内沉积金属细线和焊盘以形成金属图案导电层；本实施例中，沉积的金属为铬和钛，其中铬金属层的厚度为10nm，钛金属层的厚度为100nm，形成第一层金属图案导电层；
将掩膜版与覆盖有聚酰亚胺薄膜的基底层分离，继续在第一层金属图案导电层表面倾倒适量的聚酰胺酸水溶液(固含量为18％(质量)的聚酰胺酸的水溶液)，并通过匀速旋涂，形成一层均匀平整的薄膜，再继续进行阶梯加热，使聚酰胺酸水发生脱水环化反应，生成一层紧贴于第一层金属图案导电层的聚酰亚胺薄膜；然后将制备好的第二片掩膜版平整转移到覆盖有聚酰亚胺薄膜的基底表面，通过磁控溅射继续制备得到第二层金属图案导电层，本次沉积金属为铬10nm、钛100nm；
4)将所述掩膜版去除，并且保证在所述掩膜版去除过程中，所述绝缘基底层与所述底座不发生分离，在金属图案导电层上继续旋涂封装绝缘层前驱液，所述封装绝缘层前驱液为聚酰胺酸水溶液(固含量为18％(质量)的聚酰胺酸的水溶液)，并经过程序升温(按表格中的程序升温条件)，最终使得所述封装绝缘层前驱液发生反应，形成构成所述封装绝缘层的聚合物薄膜，即聚酰亚胺薄膜，在所述金属图案导电层未覆盖的部分，所述封装绝缘层直接与所述绝缘基底层贴合，在所述金属图案导电层存在的部分，所述封装绝缘层将所述金属图案导电层覆盖；
5)通过激光烧蚀热解的方式作用于所述焊盘上方的所述封装绝缘层的聚酰亚胺薄膜，使所述聚酰亚胺薄膜发生热解，从而形成疏松的多孔石墨烯材料作为电极触点，所述电极触点与所述焊盘相连通；
6)将制作好的电极进行等离子体处理，完成后立即在触点表面滴胶单层石墨烯分散液，在室温下干燥，待石墨烯自然沉积与触点紧密贴合后，实现触点亲水性能的改进，然后将所述底座从制作完成的电极上分离开，得到柔性的植入式神经电极。所得样品二参见图5。
其中，等离子体处理的过程包括：使用空气等离子体作为清洗介质，设定功率为25W，工作时维持内部气压在50m Torr(换算为6.66Pa)，气体流速为10sccm(标准毫升/分钟)，等离子处理时间为30s。
实施例3
样品三一种植入式柔性神经电极的制备方法：包括如下步骤：
1)根据设计电极的尺寸需要，取包含抛光硅片在内的光滑洁净的底座，向所述底座上涂覆脱模剂，随后烘干，随后向所述底座上旋涂绝缘基底层前驱液【参见附图6的e)】，其中，所述绝缘基底前驱液为固含量18％的聚酰胺酸(PAA)水溶液；
并通过程序升温进行梯度加热(程序温升条件如下表)，最终使所述绝缘基底层前驱液在温度的改变下发生脱水环化反应，形成构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜，即一层紧贴于硅片的聚酰亚胺薄膜【参见附图6的f)】；
2)根据设计电极的尺寸需要，取尺寸合适的载玻片，将用于制作电极的金属图案导电层的金属箔平整地粘贴到所述载玻片表面【参见附图6中的a)】，其中，所述金属箔为厚度1μm的金箔，然后利用激光切割技术在所述金属箔表面按设计电极的要求切割出金属细线、焊盘及连接触点的图案，其中靠近电极边缘的位置为焊盘和连接触点。
【参见附图6中的b)】；
3)将步骤2)得到的所述金属图案去除冗余部分，只留下金属细线、焊盘及连接触点的部分，然后将保护板至于切割后金属箔的上方，使其与电极的金属细线、焊盘及连接触点接触并吸附【参见附图6中的c)】，并将电极的金属细线、焊盘及连接触点与载玻片分离【参见附图6中的d)】。通过保护板将电极的金属细线、焊盘及连接触点的金属图案平整地转移到步骤1)制备得到的构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜表面【参见附图6的g)】，其中，所述保护板为有机玻璃平板；
4)将所述保护板去除，并且保证在所述保护板去除过程中，所述绝缘基底层与所述底座不发生分离，金属图案导电层与绝缘基底层不分离【参见附图6的h)】，在金属图案导电层上继续旋涂封装绝缘层前驱液，所述封装绝缘层前驱液为固含量18％的聚酰胺酸水溶液，并经过程序升温(按表格中的程序升温条件)，最终使得所述封装绝缘层前驱液发生反应，形成构成所述封装绝缘层的聚合物薄膜，即聚酰亚胺薄膜【参见附图6中的i)】，在所述金属图案导电层未覆盖的部分，所述封装绝缘层直接与所述绝缘基底层贴合，在所述金属图案导电层存在的部分，所述封装绝缘层将所述金属图案导电层覆盖，其中，金属图案导电层的连接触点表面未覆盖封装绝缘层，金属表面裸露；
5)通过激光烧蚀热解的方式作用于所述焊盘上方的所述封装绝缘层的聚酰亚胺薄膜，使所述聚酰亚胺薄膜发生热解，从而形成疏松的多孔石墨烯材料作为电极触点，所述电极触点与所述焊盘相连通【参见附图6中的j)】；
6)将制作好的电极进行等离子体处理，完成后立即在触点表面滴胶单层石墨烯分散液，在室温下干燥，待石墨烯自然沉积与触点紧密贴合后，实现触点亲水性能的改进，然后将所述底座从制作完成的电极上分离开【参见附图6中的k)】，得到柔性的植入式神经电极。
其中，等离子体处理的过程包括：使用空气等离子体作为清洗介质，设定功率为25W，工作时维持内部气压在50m Torr(换算为6.66Pa)，气体流速为10sccm(标准毫升/分钟)，等离子处理时间为30s。
实施例4
样品四一种植入式柔性神经电极的制备方法：包括如下步骤：
1)根据设计电极的尺寸需要，取包含抛光硅片在内的光滑洁净的底座，向所述底座上涂覆脱模剂，随后烘干，随后向所述底座上旋涂绝缘基底层前驱液【参见附图7的a)】，其中，所述绝缘基底前驱液为固含量18％的聚酰胺酸(PAA)水溶液；
并通过程序升温进行梯度加热(程序温升条件如下表)，最终使所述绝缘基底层前驱液在温度的改变下发生脱水环化反应，形成构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜，即一层紧贴于硅片的聚酰亚胺薄膜，其中聚酰亚胺薄膜的厚度为10μm【参见附图7的b)】；
2)根据设计电极的尺寸需要，利用飞秒激光直接加工电极导线、焊盘节连接触点的图案，通过热解基底层聚酰亚胺(PI)薄膜形成石墨烯材质的导线、焊盘及连接触点的图案导电层【参见附图7的c)】，热解深度为5μm。
4)在石墨烯图案导电层上继续旋涂封装绝缘层前驱液，所述封装绝缘层前驱液为固含量18％的聚酰胺酸水溶液，并经过程序升温(按表格中的程序升温条件)，最终使得所述封装绝缘层前驱液发生反应，形成构成所述封装绝缘层的聚合物薄膜，即聚酰亚胺薄膜【参见附图7中的d)】，在所述未被热解为石墨烯图案导电层的部分，所述封装绝缘层直接与所述绝缘基底层贴合，在所述被热解为石墨烯图案导电层的部分，所述封装绝缘层将所述石墨烯图案导电层覆盖，其中，石墨烯导电层的连接触点表面也覆盖有封装绝缘层，表面不裸露；
5)通过激光烧蚀热解的方式作用于所述焊盘及连接触点上方的所述封装绝缘层的聚酰亚胺薄膜，使所述聚酰亚胺薄膜发生热解，从而形成疏松的多孔石墨烯材料作为电极触点及连接触点，所述电极触点及连接触点与所述焊盘相连通【参见附图7中的e)】；
6)将制作好的电极进行等离子体处理，完成后立即在电极触点表面滴胶单层石墨烯分散液，在室温下干燥，待石墨烯自然沉积与触点紧密贴合后，实现触点亲水性能的改进，然后将所述底座从制作完成的电极上分离开【参见附图7中的k)】，得到柔性的植入式神经电极。
其中，等离子体处理的过程包括：使用空气等离子体作为清洗介质，设定功率为25W，工作时维持内部气压在50m Torr(换算为6.66Pa)，气体流速为10sccm(标准毫升/分钟)，等离子处理时间为30s。
实施例5
样品五一种植入式柔性神经电极的制备方法：包括如下步骤：
1)根据设计电极的尺寸需要，取包含抛光硅片在内的光滑洁净的底座，向所述底座上涂覆脱模剂，随后烘干，随后向所述底座上通过气相沉积一层10μm厚的派拉伦薄膜，作为绝缘基底层。
2)根据设计电极的尺寸需要，取尺寸合适的载玻片，将具有柔性的掩膜版胚料平整地粘贴到所述载玻片表面，其中，所述掩膜版胚料为聚对苯二甲酸乙二酯胶带；
然后利用激光切割技术在所述掩膜版胚料表面按设计电极的要求进行镂刻形成镂刻槽，并且所述镂刻槽靠近电极边缘的位置为焊盘，去除镂刻槽边缘的杂质及切割烧蚀残留物，使镂刻槽边缘光滑且无杂质附着，使镂刻槽连续、通透，形成加工好的掩膜版；
3)将步骤2)得到的所述掩膜版平整地转移到步骤1)制备得到的构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜表面，通过磁控溅射方法使所述镂刻槽内沉积金属细线、焊盘以及连接触点以形成金属图案导电层；本实施例中，沉积的金属为铬和钛，其中铬金属层的厚度为10nm，钛金属层的厚度为100nm；
4)将所述掩膜版去除，并且保证在所述掩膜版去除过程中，所述绝缘基底层与所述底座不发生分离，在金属图案导电层上继续通过气相沉积的方式沉积一层10μm厚的派拉伦涂层，形成构成所述封装绝缘层的聚合物薄膜，在所述金属图案导电层未覆盖的部分，所述封装绝缘层直接与所述绝缘基底层贴合，在所述金属图案导电层存在的部分，所述封装绝缘层将所述金属图案导电层覆盖，其中，金属图案导电层的连接触点表面未覆盖封装绝缘层，金属表面裸露；
5)通过激光烧蚀热解的方式作用于所述焊盘上方的所述封装绝缘层的派拉伦薄膜，使所述派拉伦薄膜发生热解，从而形成疏松的多孔石墨烯材料作为电极触点，所述电极触点与所述焊盘相连通；
6)将制作好的电极进行等离子体处理，完成后立即在电极触点表面滴胶单层石墨烯分散液，在室温下干燥，待石墨烯自然沉积与触点紧密贴合后，实现触点亲水性能的改进，然后将所述底座从制作完成的电极上分离开，得到柔性的植入式神经电极。
其中，等离子体处理的过程包括：使用空气等离子体作为清洗介质，设定功率为25W，工作时维持内部气压在50m Torr(换算为6.66Pa)，气体流速为10sccm(标准毫升/分钟)，等离子处理时间为30s。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种植入式柔性神经电极，其特征在于，所述神经电极自下而上依次包括绝缘基底层、图案导电层、封装绝缘层，其中，所述图案导电层包括导线、位于所述导线一端的焊盘以及位于所述导线另一端的连接触点，所述封装绝缘层表面设置有电极触点，所述电极触点穿过所述封装绝缘层，与所述图案导电层位于导线端部的焊盘相连通，所述电极触点的位置依据电极设计要求而定，所述连接触点不被绝缘封装层包裹，裸露在外，用于与外部电子线路连接，并且，所述电极触点表现为亲水性，所述电极触点与水滴的接触角＜90°。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极触点是由所述封装绝缘层经过热解反应而生成的导电热解产物。
3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述绝缘基底层，外直径为0.1μm-1mm。
4.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述图案导电层的厚度为10nm-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述图案导电层为金属图案导电层或石墨烯图案导电层。
6.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，根据设计电极的尺寸的需要，选择相应的绝缘基底层的材料，所述绝缘基底层的材料符合生物相容性的要求，且具有较好的绝缘性，具有较好的柔韧性。
7.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述金属图案导电层，金属层的厚度为10nm-0.5mm。
8.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极触点，为导电物质，所述导电物质由位于所述焊盘区域表面的所述封装绝缘层发生热解反应而生成，并且穿透所述封装绝缘层与所述焊盘相连。
9.一种权利要求1-8任一项所述的神经电极的制备方法，其特征在于，包括：
1)根据设计电极的尺寸需要，取包含抛光硅片在内的光滑洁净的底座，向所述底座上涂覆脱模剂，随后烘干，随后向所述底座上旋涂绝缘基底层前驱液，并通过程序升温进行梯度加热，最终使所述绝缘基底层前驱液在温度的改变下发生反应，形成构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜；
2)根据设计电极的尺寸需要，取尺寸合适的载玻片，将具有柔性的掩膜版胚料平整的粘贴到所述载玻片表面，然后利用激光切割技术在所述掩膜版胚料表面按设计电极的要求进行镂刻形成镂刻槽，并且所述镂刻槽靠近电极边缘的位置为焊盘，去除镂刻槽边缘的杂质及切割烧蚀残留物，使镂刻槽边缘光滑且无杂质附着，使镂刻槽连续、通透，形成加工好的掩膜版；
3)将步骤2)得到的所述掩膜版平整的转移到步骤1)制备得到的构成所述绝缘基底层的聚合物薄膜表面，通过磁控溅射方法使所述镂刻槽内沉积金属细线和焊盘以形成金属图案导电层；任选地，根据电极设计的需要，所述金属图案导电层可进行多将气相沉积，并且沉积不同的金属元素；
4)将所述掩膜版去除，并且保证在所述掩膜版去除过程中，所述绝缘基底层与所述底座不发生分离，在金属图案导电层上继续旋涂封装绝缘层前驱液，并经过程度升温或烘干处理，最终使得所述封装绝缘层前驱液发生反应，形成构成所述封装绝缘层的聚合物薄膜，在所述金属图案导电层未覆盖的部分，所述封装绝缘层直接与所述绝缘基底层贴合，在所述金属图案导电层存在的部分，所述封装绝缘层将所述金属图案导电层覆盖；
5)通过激光烧蚀热解的方式作用于所述焊盘上方的所述封装绝缘层的聚合物薄膜，使所述聚合物薄膜发生热解，从而形成疏松的多孔石墨烯材料作为电极触点，所述电极触点与所述焊盘相连通；
6)将所述底座从制作完成的电极上分离开，得到柔性的植入式神经电极。
任选地，多次重复步骤3)和步骤4)，从而增加电极内部夹杂的金属图案导电层的层数，实现多层电极的制作，从而满足高密度电极的设计和制作的需要。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当步骤5)所得的电极触点材料亲水性不能满足电极正常使用要求时，需要对所述电极触点进行亲水性改进，具体方法包括有如下几种方案：
①将所述电极触点的进行等离子体处理，处理时间根据步骤5)中生成的结构疏松的多孔石墨烯材料的所述电极触点的尺寸确定(优选地，所述处理时间为10-300s)，等离子体处理后，立即在石墨烯位置的所述电极触点位置滴加水溶性石墨烯分散液，并在室温下待其干燥，完全干燥后，即完成亲水性改进；或，
②在步骤7)形成的类似石墨烯材料的所述电极触点的外侧增加固化水凝胶，即完成亲水性改进。
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